حدود دو سوم از نفت موجود در مخازن نفتی بعد از به کار گیری روش های برداشت اولیه، هم چنان در درون مخزن باقی می ماند؛ بنابراین برای برداشت این حجم عظیم نفت از مخازن نفتی تلاش های بسیار زیادی صورت گرفته که عمده آن ها شامل تزریق سیال امتزاج پذیر می باشد. اگر کشش بین سطحی بین سیال تزریق شده به درون مخزن و سیال داخل مخزن به صفر برسد، آنگاه نیروهای مویینگی به حداقل مقدار خود خواهد رسید، در واقع کشش بین سطحی صفر چیزی جز امتزاج پذیری بین گاز تزریقی و نفت خام درون مخزن نیست. برای پیش¬بینی رفتار فازی و حجمی سیالات، معادلات حالت در سطح وسیعی کاربرد داشته¬اند و ¬بصورت سنتی برای مدل¬سازی سیالات مخازن نفتی از معادلات حالت درجه سوم استفاده می ¬شده است. مدل¬های جدید آماری saft برای سیالات هیدروکربنی از آن جایی که به صورت واقعی¬تر نیروهای بین¬مولکولی در سیستم را توصیف می¬کنند، نیاز کمتری به میزان کردن دارند و با تغییر شرایط سیستم کارایی خود را از دست نمی¬دهند. در این تحقیق ابتدا حداقل فشار امتزاج پذیری را به کمک معادلات پنگ_رابینسون و ssaft محاسبه کردیم، با توجه به خطای نسبی حاصل از این معادلات در پیش بینی حداقل فشار امتزاج پذیری تصمیم گرفتیم که معادله ssaft را اصلاح کنیم، بنابراین ترم کره سخت معادله ssaft را با ترم کره سخت اصلاح شده کارناهان_استارلینگ ]35[ جایگزین کردیم. در ادامه پارامترهای قابل تنظیم این معادله (∞m ،u0/k ،v ) را برای 25 ماده خالص بهینه سازی کردیم و جهت بررسی عملکرد آن میزان خطا را در محاسبه فشاربخار و دانسیته مایع با خطای حاصل از معادلات پنگ_رابینسون و ssaft مقایسه کردیم. بر اساس نتایج بدست آمده دقت معادله اصلاح شده از معادلات مذبور بهتر بوده است. درنهایت حداقل فشار امتزاج پذیری را با استفاده از معادله حالت جدید و بر اساس مدل تماس مکرر مستقیم پیش بینی کردیم، نتایج پیش بینی نشان داد که دقت معادله حالت جدید از معادلات حالت پنگ_رابینسون و ssaft بالاتر بوده است به طوری که، میزان خطای نسبی حاصل از معادله جدید نسبت به مقدار تجربی 5/7 درصد بوده حال آنکه این مقدار در مورد معادلات پنگ_رابینسون و ssaft به ترتیب 13/3و 8/8 درصد بوده است.

روش های برداشت حرارتی، بهترین گزینه برای افزایش برداشت از مخازن نفت سنگین می باشند. کاهش گرانروی نفت سنگین و افزایش قدرت حرکت آن برای دستیابی به برداشت اقتصادی از مخازن نفت سنگین لازم می باشد. موثرترین شیوه برداشت برای پایین آوردن گرانروی نفت، وارد کردن گرما در مخازن نفت سنگین می باشد. به علت پایین بودن درجه api نفت و گرانروی بالای آن، چنین مخازنی به وسیله شیوه های برداشت اولیه قابل رسیدن به مرحله تولید نیستند. تزریق بخار آب به عنوان یک شیوه برداشت نفت سنگین به صورت اقتصادی می تواند به کار گرفته شود. در این تحقیق، کل فرآیند تزریق بخار به دو بخش تزریق بخار به درون چاه تزریق و تزریق درون مخزن تقسیم شده است. یک مدل عددی غیر همدما و دو فازی برای شبیه سازی جریان رو به پایین بخار و آب در طول چاه تزریق بخار ارائه شد. این مدل به طور همزمان معادلات موازنه جرم و ممنتم را در داخل چاه تزریق با معادله انرژی برای مایعات داخل لوله و محیط اطراف چاه حل نمود. با استفاده از داده های چاه های تزریق بخار موجود دو میدان نفتی، تغییرات فشار بخار، دما، و کیفیت برحسب عمق پیش بینی شد و با نتایج تجربی مقایسه گردید. سرانجام پس از اطمینان از صحت مدل، تغییرات فشار بخار، دما، و کیفیت در یکی از مخازن نفت سنگین ایران در طول عمق چاه پیش بینی شد. همچنین مدلی سه بعدی برای فرآیند تزریق بخار به داخل مخزن ارائه شد. این مدل جریان همزمان سه فازی را در سه بعد توصیف می کند. مدل شامل اثرات سه فازی تراوایی نسبی، فشار مویینگی، و خواص سیال وابسته دما و فشار می باشد. انتقال جرم از فاز آب به بخار نیز در نظر گرفته شده است. معادلات موازنه جرم سه فاز و تعادل انرژی به طور همزمان با استفاده از روش تفاضل محدود حل شد. داده های آزمایشگاهی منتشر شده برای فرآیند تزریق بخار جهت بررسی دقت مدل عددی استفاده شد. مطالعه مقایسه ای و جامع به همراه مطالعه موارد مهم تاثیر گذار انجام گرفت تا خواص عملیات تزریق بخار بر روی کارایی برداشت نفت آشکار شود. مطالعات نشان داد که بخار با عبور از چاه تزریق دچار افت فشار می شود و دما و کیفیت آن کاهش می یابد. همچنین تزریق بخار می تواند برداشت نفت را از تقریبا صفر به 60% در یک مدت زمان مشخص برساند. به علاوه نشان داد که تنها 30% نفت درجای اولیه را می توان به وسیله تزریق آب داغ برداشت نمود. همچنین نتایج نشان داد که یک زمان بهینه برای تولید نفت وجود دارد که با توجه به دبی تولید نفت و نسبت بخار به نفت تولیدی تعیین می گردد.

افزایش میزان مصرف نفت، افزایش قیمت جهانی نفت و کاهش منابع عظیم نفتی در چند سال اخیر باعث توجه روزافزون به روشهای تولید از مخازن نفت سنگین و بسیار سنگین شده است. از آنجا که میزان قابل توجهی از این مخازن از نوع شکافدار است وهمچنین برداشت از این مخازن با استفاده از تکنولوژی های متداول به آسانی قابل بهره برداری نمی باشند ونیازمند صرف انرژی،زمان و هزینه ی بالاست، از این رو، شناخت هر چه بیشتر روشهای ازدیاد برداشت از مخازن شکافدار ودست یافتن به جزئیات مربوط به هر کدام از روشها و خصوصا" درک صحیح مکانیسم های موثر در تولید نفت، در انتخاب یک روش مناسب و اقتصادی بسیار موثر است. بنابراین در این پژوهش مدلسازی عددی سه بعدی فرآیند تزریق بخار در یکی از مخازن کربناته شکافدار نفت سنگین انجام شده است. ابتدا مدلسازی مخزن غیر شکافدارانجام شده است سپس صحت مدل بررسی شده است. این مدل اثرات موئینگی و گرانش را در معادله ی انرژی وتخلخل متغیر را در نظر گرفته است. نتایج نشان داد که تزریق بخار میزان برداشت در مخزن غیر شکافدار را تا 70% افزایش می دهد. در مرحله بعد ،مدلسازی مخزن شکافدار انجام شدو میزان برداشت این مخزن به 40% رسید. سپس آنالیز حساسیت برای شناخت و بررسی فرآیند تزریق بخار در مخازن شکافدار و غیر شکافدار انجام شده است. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت نشان می دهد که پارامترهایی مانند فشار و کیفیت بخار تزریقی، پیش گرمایش و تراوایی و موقعیت شکاف برروی میزان برداشت از این مخازن اثر داشته و در مخازن کربناته ی شکافدار زمان میان شکنی نسبت به مخازن غیر شکافدار زودتر اتفاق می افتد و نفت کمتری نیز تولید می کنند. خصوصیات مخزن شکافدار کوه موند مورد ارزیابی قرار گرفته است و روش تزریق بخار، پیش گرمایش تزریق بخار و همچنین روش تزریق بخار متناوب در مورد این مخزن به کمک مدل بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که پیش گرمایش و تزریق منجر به افزایش بازده تولید از این مخزن می گردد. سپس نتایج حاصل از مدل با نتایج شبیه ساز cmg، مقایسه شده است. میزان برداشت در مخزن شکافدار افقی با استفاده از مدل ارائه شده در اینکار، با خطای 67/1%در مقایسه با شبیه ساز cmg، برآورد شده است . همچنین، مکانسیم تقطیر بخاردر طی فرآیند تزریق بخار مطالعه شده است و بازده مکانیسم تقطیر بخار به عنوان یکی از مکانیسم های موثر در تولید نفت با استفاده از شبکه عصبی برآورد شده است . شبکه عصبی بررسی شده، از نوع چند لایه پرسپترون انتخاب شده است. بهترین نوع شبکه عصبی با کمترین مقدار خطای نسبی در مقایسه با سایر مدل ها انتخاب شده است. بررسی ها نشان داد که شبکه عصبی تک لایه کمترین خطا را داراست . خطای نسبی مدل در برآورد بازده تقطیر بخار 2% تخمین زده شد.

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.

در بسیاری از پروژه های عمرانی علی الخصوص پروژه های خطی، سطح وسیعی از طول مسیر در مناطق جنگلی و زمین های با کاربری کشاورزی را خاک نباتی ‎(خاک برگ )‎ تشکیل داده است. برداشت اینگونه خاک ها و جایگزین نمودن آن با خاک جدید در بسیاری از حالات ممکن است پرهزینه و یا مقرون به صرفه اقتصادی نباشد. از طرف دیگر تثبیت خاک با آهک از روش های متداول و نسبتاً ارزان می باشد. این پژوهش تلاش دارد بهبود خواص فیزیکی و ژئو تکنیکی خاک نباتی تثبیت شده با درصدهای مختلف آهک شکفته را با استفاده از انجام آزمایشاتی نظیر حدود اتربرگ، تراکم، تک محوری و سی بی آر روی نمونه های آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار دهد. در این پژوهش آزمایشگاهی ?‎، ?،? و ?? درصد آهک شکفته به خاک نباتی افزوده شد و نهایتاً با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پیمایشی(sem ‎ )میکرو ساختار سطح نمونه های حاوی آهک در شرایط مختلف عمل آوری مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که استفاده از‎ 12 ‎درصد آهک شکفته در تثبیت خاک نباتی با دوره عمل آوری‎ 90‎روزه بهبود آشکاری در خواص ژئوتکنیکی این نوع خاک ها دارد. ولی با ایجاد شرایط مناسب برای واکنش های شیمیایی اولیه برای آهک در ‎?‎ روز اول، برای نمونه6 درصد به مقاومت فشاری بسیار مناسبی رسیدیم.

یکی از مهم ترین روشها برای تخمین انرژی فعال سازی، روش انتگرالی است که زیرشاخه های متتنوعی دارد. روش کسینجر به عنوان یکی از کاربردی ترین این روشها در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته است. این روش عمدتاً برای محاسبه انرژی فعال سازی به کار می رود. یکی از مهم-ترین فرض های انجام شده در این روش، تغییرات خطی دما برحسب زمان است. این فرض عملاً برای سیستم های واقعی دقیق نبوده و دما بنا به شرایط گرمادهی یا گرماگیری واکنش ممکن است پیش بینی های خطی اولیه را نقض کند. در این پژوهش بر مبنای روش انتگرالی، فرمولاسیون جدیدی ارائه شده است که می تواند تغییرات غیر خطی این پارامتر را بنابه شرایط عملیاتی در نظر بگیرد. در این پژوهش، نتایج حاصل از این روش با روشهای کسینجر و ویازوکین مقایسه شده است. به این منظور نمونه های نفتی مختلفی از مراجع استخراج شد. سوختن این نمونه ها در دستگاه وزن سنجی حرارتی (tga) و نیز لوله سینتیکی به همراه نمونه هایی از سنگ مخزن مورد مطالعه قرار گرفت. بر خلاف روش ویازوکین که روشی زمانبر و مبتنی بر حدس و خطا بوده و نیازمند حدس های اولیه مناسب است، روش حاضر صریح بوده و بدون نیاز به حدس اولیه می تواند مانند روش کسینجر مورد استفاده قرار بگیرد. علاوه بر آن استفاده از روش جدید نسبت به روش کسینجر تطابق مناسب تری با مدل ویازوکین دارد

تقاضای روز افزون جهانی برای نفت و فراورده های آن و کاهش تولید طبیعی از مخازن نفتی و افزایش قیمت نفت در چند سال اخیر باعث توجه روزافزون به روشهای تولید از مخازن نفت سنگین شده است. از آنجا که علت اصلی کاهش تولید و برداشت از مخازن نفت سنگین گرانروی بالای آن است، با افزایش اندکی دردرجه حرارت مخزن می توان بر این مشکل غلبه کرد. در این میان روش احتراق درجا به عنون یکی از روشهای متداول حرارتی ازدیاد برداشت در مخازن نفت سنگین کاربرد فراوان دارد. و به علت آنکه سنگهای کربناته مقاوت کمی در برابر حرارت دارند و در حین احتراق درجا ممکن است مشکلات مضاعفی ایجاد کنند بررسی این فرآیند در مخازن کربناته که تعدادشان درکشور های خاورمیانه قابل توجه است، اهمیت یافته است. در این پروژه سعی شده است با استفاده از مدلسازی، تاثیر پارامتر های موثر بر این فرآیند بررسی شود. مدلسازی به صورت سه بعدی با در نظر گرفتن 3 فاز نفت، آب و گاز و6 جز اکسیژن، گازهای بی اثر، هیدروکربن سبک، هیدروکربن سنگین، آب و کک انجم شده است. معادلات مربوط به تعادلات فازی، معادلات جرم جزئی برای تک تک اجزا و معادله انرژی به عنوان معادلات اصلی بکار برده شدند. در کنار این معادلات، معادلات کمکی که مربوط به تغییرات تراوایی، تعادل بخار-مایع، محاسبه ویسکوزیته، تخلخل مخزن، خواص pvt و... نیز بکار برده شدند. هیچ کدام از خصوصیات سنگ و سیال ثابت در نظر گرفته نشده، تا تاثیر همه ی موارد هر چند ناچیز روی بازیابی نفت دیده شود. در این مدلسازی چهار واکنش تولید کک از هیدروکربن سنگین نفتی( کراکینگ)، اکسیداسیون کک و اکسیداسیون هر دو جزء هیدروکربن سبک و سنگین با لحاظ نمودن محدوده دمایی، در مدل اعمال گردیده است. پس از نهایی شدن مدل، نتایج حاصل با مطالعات تجربی و نتایج حاصل از سایر مدل ها مقایسه و پس از اطمینان از صحت مدل، نتایج بطور کامل بیان شده، و اثر پارامتر های مختلف چون غلظت اکسیژن ورودی بر دمای فرآیند بررسی گردید. سپس شرایط برای حالت دو بعدی گسترش داده شد.

تقاضای روزافزون جهانی برای نفت و کاهش منابع نفت سبک، توجه زیادی را به منابع نفت سنگین جلب کرده است. رانش گاز محلول یکی از کم هزینه ترین روش های تولید نفت سنگین است. هدف این تحقیق مدل سازی رشد حباب طی فرآیند رانش گاز محلول و سپس ارائه یک مدل دینامیکی برای شبیه سازی فرآیند رانش گاز محلول است. رشد حباب، یکی از مهمترین مراحل در فرآیند رانش گاز محلول است. در این مطالعه، یک مدل عددی بر پایه یک رابطه خطی از کاهش فشار با زمان در یک دامنه محدود برای رشد نفوذی حباب ارائه شده است که هم نیرو های هیدرودینامیکی و هم نیرو های نفوذی را در بر می گیرد. در مدل رشد حباب، هر دو نیروی هیدرودینامیکی و نفوذی در نظر گرفته شده است. برای این منظور از معادله ناویر – استوکس ومعادله بقای جرم در مختصات کروی به ترتیب برای رشد هیدرودینامیکی و رشد نفوذی استفاده شده است. از فرضیات به کار رفته در مدل می توان به تعادل مایع – گاز در سطح مشترک، هسته زایی آنی، استفاده از رابطه تعادلی هنری، کروی بودن حباب ها و شرط افت فشار ثابت و وابسته به زمان فشار فاز مایع اشاره کرد. برای خطی سازی معادلات از روش خطی سازی نیوتون استفاده شده است. عمده ترین تفاوت این مدل با سایر مدل ها این است که در این مدل، رفتار گاز بر اساس رفتار حقیقی گاز ها در نظر گرفته شده است. به منظور بررسی اعتبار مدل، نتایج مدل با اطلاعات آزمایشگاهی پولادی – درویش و فیروز آبادی و همچنین مدل اسکرایون مقایسه شده است. مقایسه نشان می دهد که مدل پیشنهادی سازگاری خوبی با اطلاعات آزمایشگاهی دارد. در گام بعدی، اثر پارامتر های مختلف مثل ویسکوزیته، ضریب نفوذ، تنش سطحی، اندازه اولیه ریز حباب ها و نرخ تخلیه بر پدیده رشد حباب مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد که در زمان های اولیه، اثر نیرو های هیدرودینامیکی مهمتر از نیرو های نفوذی است. همچنین نتایج حاصل از رشد حباب نشان دادکه هسته زایی می تواند قبل از رسیدن فشار به فشار نقطه مینیمم روی منحنی p-v ، اتفاق بیفتد و حتی پس از هسته زایی، کاهش فشار مخزن ادامه می یابد. برای مدل سازی دینامیکی فرآیند رانش گاز محلول، یک مدل دینامیکی پیشنهاد شده است. در مدل های به کار رفته برای توزیع ریز حباب ها سه پارامتر تنظیم پذیر وجود دارد که بر اساس نتایج آزمایش های تخلیه تنظیم می شوند. همه پارامتر های تنظیمی مدل دارای معنای فیزیکی هستند و تنها به ویژگی های سنگ – سیال سیستم وابسته اند و مستقل از شرایط آزمایشگاهی مثل نرخ تخلیه هستند. برای انتقال جرم از فاز گاز پراکنده به فاز گاز پیوسته، یک معادله مرتبه اول که به اشباع گاز وابسته است، استفاده شده است. برای در نظر گرفتن اثرات نیرو های ویسکوز روی حرکت گاز، توابع تراوایی نسبی استفاده شده اند که فقط به اشباع گاز وابسته نیستند، بلکه به ویسکوزیته و سرعت نقطه ای فاز نفت نیز وابسته اند. مدل دینامیکی پیشنهادی برای سه مجموعه مختلف از آزمایش ها مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که میزان خطای متوسط مدل پیشنهادی برای مدل های نمایی و توانی از توزیع ریز حباب های اولیه موجود با نتایج آزمایشگاهی به ترتیب 6 % و 5/4 % است. همچنین نتایج نشان می دهد که توافق خوبی بین نتایج حاصل از مدل و نتایج آزمایشگاهی وجود دارد.

صیانت از مخازن نفتی به منظور افزایش برداشت نفت همواره از دغدغه ی کشورهای دارنده نفت به شمار می رود و هر ساله مبالغ زیادی در جهان صرف بودجه های تحقیقاتی به منظور ازدیاد برداشت از مخازن نفتی شده و دارندگان ذخایر نفتی می کوشند تا با روش های جدیدتر و کم هزینه تر، بالاترین بهره وری را از منابع خود داشته باشند. تزریق گاز یکی از تکنیک های ازدیاد برداشت نفت می باشد که دارای ضریب برداشت بالا و همچنین نسبت به سایر روش های ازدیاد برداشت کم هزینه تر می باشد. در این تحقیق با معادلات ترکیبی به شبیه سازی یکی از مخازن نفتی واقع در جنوب غرب ایران پرداخته شده است. و نتایج حاصل با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید ( خطایی حداکثر 10? ). و به بررسی عملکرد فرآیند در اثر تزریق نرخ های مختلف گاز پرداخته شد گاز دی اکسید کربن با نرخ های متفاوتی از محدوده ی کم تا زیاد در مخزن نمونه تزریق شد و اثر نرخ تزریق گاز بر متوسط تولید نفت و زمان میان شکن فرآیند ارزیابی شد. و بهترین محدوده برای تزریق گاز تعیین شد. با توجه به دانسیته ی پایین گاز، گاز تمایل دارد از قسمت بالایی مخزن حرکت کند بنابراین نمی تواند حجم زیادی از نفت را پوش کند و باعث میان شکن زود هنگام فرآیند می شود.در این تحقیق دو محل برای تزریق گاز انتخاب شد و اثر محل قرار گیری چاه تزریق بر پدیده ی میان شکن و تولید نفت بررسی شد. و قرار گیری چاه تزریق در جهت عرض مخزن بهترین محل برای قرارگیری چاه تزریق معرفی شد. از دیگر عوامل موثر بر برداشت نفت، خواص نفت و سنگ مخزن می باشد که ویسکوزیته ی نفت و تراوایی مطلق سنگ مخزن بر میزان تولید نفت بررسی شد و اثر این دو بر برداشت نهایی مقایسه شد. و بیشترین تولید در کمترین ویسکوزیته ی نفت و بیشترین نفوذ پذیری نتیجه شد. در بخش نهایی با نرم افزار شبیه ساز cmg به شبیه سازی مخزن مورد نظر در مقیاس بزرگتر پرداخته شد و اثر محل قرار گیری چاه بر زمان میان شکن و تولید نفت بررسی شد.

آسفالتین یکی از اجزای سنگین موجود در نفت است که تحت شرایطی از جمله تغییر دما، فشار وترکیب درصد اجزای تشکیل دهنده نفت رسوب می کند . این رسوب می تواند در سنگ مخزن، خط لوله و سایر تجهیزات فرآیندی ایجاد و سبب بروز مشکلاتی چون کاهش نفوذپذیری و تغییر قابلیت ترشوندگی در سنگ مخزن شود و در نهایت بر روی تولید نفت و بازده اقتصادی مخزن تأثیر گذارد. همه روش های پاکسازی پیشنهاد شده گران قیمتند و کاملا موثر نیستند. بنابراین جلوگیری از تشکیل رسوب، سودمندترین روش برای مقابله با این مشکل است. مشخص شدن مکانیسم های نشست آسفالتین و تعیین پارامترهای آن، برای انتخاب یک روش جلوگیری از تشکیل رسوب مناسب، ضروری است . در پروژه انجام شده، مطالعه و مدل سازی نشست آسفالتین در محیط متخلخل انجام شد و اثرات آن مورد بررسی قرار گرفت. به منظور مدل سازی میزان نشست آسفالتین در محیط متخلخل، در ابتدا از یکی از مدل های ترمودینامیکی موجود استفاده شد و در دما و ترکیب درصد ثابت، میزان آسفالتین تعادلی در فاز رسوب، به صورت تابعی از فشار محاسبه گردید. پس از آن دستگاه معادلات موازنه جرم نفت و آسفالتین، معادله دارسی و مدل نشست آسفالتین در محیط متخلخل با استفاده از روش های عددی حل شد. سپس با استفاده از روش های بهینه سازی ، از اطلاعات تجربی موجود جهت تنظیم پارامتر های معادلات استفاده شد. نتایج نشان می دهد که از میان مکانیسم های نشست در محیط متخلخل، نشست سطحی از حساسیت بیشتری برخوردار است و مانند دو مکانیسم همراه بردگی و انسداد گلوگاهی، پیش شرط خاصی برای وقوع آن نیاز نیست. برای نمونه نفت ایرانی، بعد از تزریق حدود 3 برابر حجم حفرات اولیه تراوایی تا حدود کمتر از 7/0 مقدار اولیه کاهش پیدا کرد. همچنین مکانیسم غالب برای نشست آسفالتین در این آزمایش نشست سطحی بود. مطابق آنالیز حساسیت با تغییر ضریب نشست سطحی از 0001/0 به 001/0 نسبت تراوایی به تراوایی اولیه از حدود 9/0 به حدود 4/0 رسید. همچنین نشست آسفالتین با تغییر ترشوندگی محیط به نفت دوست باعث کاهش تراوایی شد.

با توجه به تاثیرات گازهای گلخانه¬ای به ویژه دی¬اکسیدکربن در اتمسفر از جمله افزایش دمای هوا طی سال¬های اخیر، ذخیره¬سازی دی-اکسیدکربن در مخازن زیرزمینی از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این تحقیق، فرآیند ذخیره¬سازی دی¬اکسیدکربن در مخازن زیر-زمینی بررسی شده است. در بخش اول این مطالعه، ذخیره¬سازی گاز دی¬اکسید¬کربن در مخازن آب شور بررسی شده است. در فرآیند ذخیره¬سازی دی¬اکسید¬کربن در مخازن آب شور، یک مدل عددی به صورت همدما، دو بعدی و دوفازی در نظر گرفته شده است که شامل یک فاز ترشونده (فاز غنی از آب¬شور) و یک فاز غیرترشونده (فاز غنی از دی¬اکسیدکربن) می¬باشد. همچنین این مدل شامل دو جزء آب و دی¬اکسیدکربن می¬باشد که اثر انحلال جزء دی¬اکسیدکربن در فاز ترشونده در نظر گرفته شده ولی از انحلال جزء آب در فاز غیرترشونده صرف نظر شده است. بعد از نوشتن معادلات موازنه جرم برای هر فاز، معادلات به طور همزمان با استفاده از روش تفاضل محدود تفکیک شدند و به روش عددی حل گردیدند. سرانجام پس از شبیه¬سازی یک مخزن نمونه با استفاده از نرم¬افزار متلب و سی¬ام-جی، تغییرات فشار، میزان دی¬اکسیدکربن حل شده در فاز ترشونده و اشباع فاز ترشونده پیش¬بینی شدند و با یکدیگر مقایسه شدند. در بخش دوم، فرآیند تزریق دی¬اکسید¬کربن در مخزن نفت به منظور دستیابی به میزان بازیابی یکی از مخازن نفت ایران بررسی شده است. در این فرآیند، یک مدل عددی به صورت همدما، سه فازی و دو بعدی در نظر گرفته شده که شامل یک فاز گاز، یک فاز آب و یک فاز نفت می¬باشد. بعد از نوشتن معادلات موازنه جرم و ممنتوم، یک مدل ترکیبی برای دستیابی به معادلات نهایی فشار و اشباع مخزن به کار گرفته شده که برای تفکیک آنها از روش تفاضل محدود استفاده شده است. در حل این معادلات، فرمولاسیون فشار ضمنی، اشباع صریح به کار گرفته شده است. نتایج مدل با نتایج تجربی منتشر شده توسط محققان دیگر، مقایسه گردیده است. نتایج نشان دادند که مقدار بازیافت نهایی در نمونه آزمایشگاهی 54% حجم فضاهای خالی است، اما در مدل ارائه شده در این تحقیق 62% می¬باشد. سرانجام پس از اطمینان از صحت مدل، تجزیه وتحلیل عملکرد فرآیند در یکی از مخازن نفتی جنوب غربی ایران انجام شد.

در این پژوهش، یک مدل ریاضی برای انتقال جرم بین یک گاز جاری در یک شکاف و سیال باقی مانده در بلوک ماتریس افقی توسعه داده شده است. مدل ارائه شده، مکانیزم های نفوذ و جابجایی در هر دو فاز گاز و مایع در ماتریس متخلخل را در بر می گیرد. گاز تزریقی داخل ماتریس متخلخل از میان فاز گاز و مایع باعث تبخیر نفت در ماتریس متخلخل شده که بوسیله جابجایی و نفوذ به گاز جاری در شکاف منتقل می شود. سپس مدل عددی معادله حاصل با استفاده از روش impesc (implicit pressure explicit saturationcomposition) گسسته شده است. در نهایت پس از حل معادلات، مشخص شد که بازیابی اجزاء سبک بیشتر از اجزاء سنگین است. پس از 25 روز از آغاز عملیات تزریق نیتروژن، جزء سبکتر در حدود 50 درصد و جزء سنگین تر در حدود 40 درصد بازیابی داشته است. همچنین معلوم شد که جابجایی نقش زیادی در میزان بازیابی اجزاء ندارد و نفوذ، مکانیزم غالب بازیابی می باشد. با افزایش زمان تزریق نیتروژن داخل مغزه، ماکزیمم درصد اشباع گاز داخل مغزه کاهش می یابد و گاز بیشتری از داخل منافذ مغزه خارج می گردد. ماکزیمم درصد اشباع پس از 4 روز، در حدود 65 درصد و در پایان روز 16 ، در حدود 45 درصد می شود. هرچه به انتهای مغزه پیش می رویم درصد اشباع بیشتر است. این بدان معنی است که نیتروژن نتوانسته است تا انتهای مغزه پیش روی کند. با حرکت نیتروژن در طول مغزه، به دلیل منافذ و خلل و فرج داخل مغزه، گازها به سمت انتهای مغزه حرکت می کنند و در آنجا تجمع می کنند و درصد اشباع گاز در قسمت های انتهایی مغزه افزایش می یابد. همچنین مشخص شد که مکانیزم جابجایی تأثیر زیادی در جلوگیری از افت فشار مخزن در طول عملیات تزریق دارد. در عملیات تزریق نیتروژن، بدون در نظر گرفتن جابجایی، پس از 30 روز، فشار ماتریس ازpsi1479 بهpsi1320 می رسد اما با در نظر گرفتن جابجایی ، پس از 30 روز ، فشار از psi1479 به psi1473 می رسد.

با توجه به افزایش مصرف انرژی و اهمیت سوخت های فسیلی، هدف از مطالعه پیش رو، بررسی تاثیر نانوذرات بر ویسکوزیته و فرایند تزریق بخار روی نمونه های واقعی مغزه و نفت مخازن ایران جهت افزایش بازدهی ازدیاد برداشت نفت سنگین می باشد. مطالعات بر روی دو نوع مغزه کربناته آهکی و ماسه سنگ انجام شد. مغزه ها به صورت استوانه ای با قطر 3/8 و طول 7-7/5 سانتیمتر، از مخازن نفت سنگین ایران تهیه گردید. تراوایی موثر در مغزه کربناته 0/1و در ماسه سنگ، 178 تا 200 میلی دارسی، تخلخل موثر بین 18 تا 30 % است. در آزمایش ها از دو نمونه نفت مخازن ایران با درجه api برابر 13/25 و 21 استفاده شد. در فاز اول رساله، میزان تاثیر نانوذرات اکسید آهن (iii)، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم، اکسید تنگستن ، اکسید روی، آلومینا و اکسید مس بر کاهش ویسکوزیته نفت سنگین بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید آهن، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم و اکسید تنگستن در غلظت های کم و در دماهای بالا، منجر به کاهش ویسکوزیته نفت سنگین شد در حالی که حضور نانوذرات اکسید روی، آلومینا و اکسید مس در شرایط مشابه باعث افزایش ویسکوزیته نفت گردید. آزمایش های انجام شده نشان داد که برای هر نانوذره دما و غلظتی بهینه وجود دارد که در آن بیشترین کاهش در ویسکوزیته نفت سنگین رخ می دهد. بیشترین حد کاهش ویسکوزیته به میزان 65% و برای نانوذرات اکسید آهن (2/0% وزنی) و در دمای 100 درجه سانتی گراد مشاهده شد. در فاز دوم ا ین پژوهش، به بررسی تاثیر چهار نانو ذره کاهش دهنده ویسکوزیته، بر روی فرایند تزریق بخار، پرداخته شد. در این آزمایش ها، از مخلوط نانوذرات و بخار آب مقطر استفاده شد. علاوه بر آن تاثیر تراوایی مغزه روی بازیابی نفت سنگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های فرایند تزریق بخار نشان داد که تزریق مخلوط بخار با برخی نانوذرات از جمله نانو اکسید آهن و نانو اکسید تنگستن، باعث افزایش بازیابی نفت سنگین به ترتیب 1/8 و 1/5 برابر می گردد. در فاز سوم رساله به مدلسازی فرایند تزریق بخار به صورت یک و سه بعدی، پرداخته شد. نتایج مدلسازی یک بعدی با نتایج حاصل از آزمایش ها مقایسه گردید که 93/8% تطابق بین داده های آزمایشگاهی و مدلسازی مشاهده شد. با مقایسه بین نتایج حاصل از مدل سه بعدی مخزن در ابعاد واقعی و شبیه سازی مخزن با استفاده از نرم افزار cmg، دقت بالای مدل سازی سه بعدی با میانگین خطا 7/82 % تایید شد. اثر عامل های تراوایی مخزن، کیفیت بخار و فشار تزریقی بر روی بازیابی نفت توسط مدل سه بعدی بررسی شد. در فاز چهارم، سیستم آزمایشگاهی تزریق مخلوط نانوذرات و بخار آب با استفاده از نرم افزار cmg، شبیه سازی شد و با داده های آزمایشگاهی مطابقت داده شد. این کار با استفاده از تغییر در ویسکوزیته سیال تزریقی، نفوذ نانوذرات در مغزه و واکنش احتمالی نانوذرات با نفت درون مغزه که منجر به تغییر ویسکوزیته نفت سنگین می شود، صورت گرفت. پس از مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی، تزریق نانوذرات در مخزن با ابعاد واقعی شبیه سازی گردید که نتایج حاصله نشان داد میزان برداشت نفت سنگین در فرایند تزریق بخار، با استفاده از نانوذرات می تواند به دوبرابر برسد.