شماره مدرك
21071
شماره راهنما
18073
پديد آورنده
لازم صاحب، احمد
عنوان
استفاده از چاه افقي براي بهينهسازي برداشت نفت از مخزن داراي شكستگي طبيعي با آبده فعال زيرين
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مخازن
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
90ص
توصيفگر ها
مخازن شكافدار طبيعي , بهينهسازي چاه افقي , مدلسازي دو تخلخلي , مخروطي شدن آب , آبخوان فعال زيرين
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/05
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي نفت
دانشكده
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/05
كد ايرانداك
23224089
چكيده فارسي
مخازن شكافدار طبيعي بخش قابلتوجهي از ذخاير هيدروكربني جهان را تشكيل ميدهند، اما همواره با چالشي پايدار در توليد مواجهاند كه با نرخهاي اوليه بالاي جريان، افت سريع فشار و پيشروي زودهنگام آب مشخص ميشود. اين چالش در مخازني كه توسط آبخوان فعال زيرين پشتيباني ميشوند تشديد ميگردد؛ زيرا شكستگيهاي عمودي با رسانايي بالا بهعنوان كانالهاي غيرانتخابي جريان آب عمل ميكنند. اين پاياننامه يك مطالعه جامع شبيهسازي عددي را با هدف بهبود بازيافت نفت در چنين سامانههايي ارائه ميدهد و عملكرد فناوري چاه افقي را در مقايسه با روشهاي متداول تخليه از طريق چاه عمودي ارزيابي ميكند. با استفاده از نرمافزار شبيهسازي CMG IMEX، يك مدل سهبعدي از مخزن دو تخلخلي شامل 7776 سلول شبكهاي (36 × 24 × 9) ساخته شد كه نمايانگر ذخيره اوليه نفتي حدود 20٫54 ميليون بشكه بود. چارچوب شبيهسازي، دو راهبرد توسعه متفاوت را طي 60 سال توليد مقايسه كرد: بخش اول شامل چهار چاه عمودي در تراز ساختاري بالاتر بود، در حاليكه بخش دوم از يك چاه افقي 1000 متري استفاده ميكرد كه بهصورت راهبردي در سطح ساختاري بالاتري قرار گرفته بود تا فاصله ميان چاه و سطح تماس آب و نفت افزايش يابد. نتايج، برتري فني آشكاري را براي طراحي افقي نشان داد؛ بهطوريكه ضريب بازيافت نهايي در اين حالت به 64 درصد رسيد، در حاليكه اين مقدار براي بخش داراي چاههاي عمودي 57 درصد بود. اين افزايش 7 درصدي در بازيافت به تغيير الگوي جريان از پديده مخروطي شدن موضعي آب در چاههاي عمودي به سازوكار منظمتر جريان آب در چاه افقي نسبت داده شد. طراحي افقي همچنين موجب توزيع مؤثرتر فشار، كاهش سرعت پيشروي جبهه آب و بهبود كارايي جاروب حجمي در بلوكهاي ماتريس سنگ شد.
براي بهينهسازي طراحي چاه افقي، تحليل حساسيت چندمتغيره انجام گرفت. نتايج نشان داد كه طول افقي 1000 متر، پيش از رسيدن به نقطه كاهش بازده، محدوده بهينه براي تقاطع با شكستگيها محسوب ميشود. بررسي حساسيت نرخ توليد نيز نشان داد كه نرخ جريان متوسط 6000 بشكه در روز، اختلاف فشار ميان ماتريس سنگ و شكستگيها را بهينه ميكند، در حاليكه نرخهاي بالاتر (8000 بشكه در روز) منجر به تجمع جريان در شكستگيها و توليد بيشازحد آب ميشود. علاوه بر اين، مطالعه حاضر جهتگيري چاه را بهعنوان يك عامل كليدي موفقيت معرفي ميكند؛ بهگونهاي كه قرارگيري چاه افقي عمود بر مجموعه غالب شكستگيهاي عمودي ضروري است، زيرا آرايش موازي باعث بازگشت چاه به رژيم جريان تحت سلطه ماتريس سنگ شده و نتايجي مشابه چاههاي عمودي متداول ايجاد ميكند.
اين مطالعه نتيجهگيري ميكند كه در حضور يك آبخوان بسيار فعال، چاههاي افقي صرفاً مجاري با ظرفيت توليد بالا نيستند، بلكه ابزارهاي حياتي مديريت آب به شمار ميروند. فناوري چاه افقي با بهرهگيري از موقعيت ساختاري سقف مخزن و زاويه بهينه، ضمن حداكثرسازي پشتيباني فشاري ناشي از آبخوان، پيشروي آب را بهطور قابلتوجهي به تأخير انداخته و راهبردي مؤثر براي توسعه پايدار مخازن شكافدار طبيعي پيچيده ارائه ميدهد.
چكيده انگليسي
Naturally fractured reservoirs represent a significant portion of global hydrocarbon reserves, but they present a persistent production challenge characterized by high initial flow rates followed by rapid pressure decline and early water breakthrough. This challenge is exacerbated in reservoirs supported by an active aquifer at the bottom, where highly conductive vertical fractures act as non-selective water flow channels. This thesis presents a comprehensive numerical simulation study aimed at improving oil recovery in these systems by evaluating the performance of horizontal well technology compared to conventional vertical drainage strategies. Using the CMG IMEX black oil simulation software, a 3D model of a dual-porosity reservoir, consisting of 7776 grid cells (36 × 24 × 9), was constructed, representing an original reservoir oil reserve of approximately 20.54 million barrels. The simulation framework compared two different development strategies over 60 years of production: Sector 1, which utilizes a set of four vertical wells at a upper structural level, and Sector 2, which uses a single 1000-meter horizontal well strategically positioned at a higher structural level to increase the distance between the well and the water-oil contact level. The results demonstrate a clear technical advantage for the horizontal design, achieving a final recovery factor of 64%, compared to 57% for the vertical well sector. This 7% increase in recovery is attributed to the shift from the localized water cone flow phenomenon observed in the vertical wells to the more regular water flow mechanism in the horizontal well. The horizontal design also contributed to efficient pressure distribution, reducing the rising water front velocity and enhancing the volumetric sweep efficiency of the rock matrix blocks. Multi variable sensitivity analysis was performed to optimize the horizontal well design. The results indicate that a horizontal length of 1000 meters represents the optimal range for fracture intersection before reaching the point of declining yield. Production rate sensitivity revealed that a moderate flow rate of 6000 barrels per day (b/d) optimizes the pressure differential between the rock matrix and the fractures, while higher rates (8000 b/d) lead to fracture-induced agglomeration and excessive water production. Furthermore, the study identifies well orientation as a critical success factor; horizontal well orientation perpendicular to the dominant vertical fracture set is essential, as parallel orientation results in the well reverting to a rock matrix-dominated flow regime, producing results similar to conventional vertical wells. The study concludes that in the presence of a highly active aquifer, horizontal wells are not merely high-yield conduits but vital water management tools. By leveraging the structural roof position and optimized angle, horizontal well technology maximizes the pressure support provided by the aquifer while significantly delaying its breakrthrough, offering an effective strategy for the sustainable development of complex naturally fractured aquifers.
استاد راهنما
محسن محمدي
استاد داور
حميدرضا شاه وردي , روح اله هاشمي