شماره مدرك
21123
شماره راهنما
18112
پديد آورنده
الخزاعي، سجاد جابر عبد الستار
عنوان
شبيهسازي تزريق نيتروژن به مخازن شكافدار جهت افزايش ضريب بازيافت نفت
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
نفت مخازن
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1405
صفحه شمار
س، 74ص.
توصيفگر ها
مخازن شكافدار طبيعي، تزريق نيتروژن، مدلسازي تخلخل دوگانه، ازدياد برداشت نفت، نيروي گرانشي(مويينگي)، نفت غير اشباع
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/25
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي نفت
دانشكده
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/03/26
كد ايرانداك
23229125
چكيده فارسي
مخازن شكافدار طبيعي به دليل واكنش بين سيستم دوگانهتخلخلي متشكل از شبكه شكاف با تراوايي بالا و سنگ ماتريس با تراوايي پايين چالشهاي مهمي را در فرآيند برداشت نفت ايجاد ميكنند. در مخازن نفت غيراشباع كه فاقدكلاهك گازي هستند، برداشت اوليه اغلب مطلوب نبوده و منجر به افت سريع فشار مخزن و كاهش ضريب بازيافت نهايي ميشود.
اين پژوهش، اثربخشي تزريق نيتروژن را بهعنوان يك راهكار ازدياد برداشت جهت رفع اين چالشها، با تأكيد بر تأثير زمانبندي تزريق، ارزيابي كرده است. با استفاده از شبيهسازي CMG-GEM، يك مدل سهبعدي دوگانه تخلخلي بر پايه الگوي پنجنقطهاي توسعه يافت. اين مطالعه سه سناريوي مختلف را مورد مقايسه قرار داد : تخليه طبيعي (شرايط پايه)، تزريق نيتروژن در مرحله اوليه (سال 2010) و تزريق نيتروژن در مرحله ديرهنگام (سال 2044). همچنين، معادله حالت با استفاده از نرمافزار WinProp تعيين شد تا رفتار فازي و واكنش نيتروژن با سيال اشباعنشده مخزن، با دقت بالا مدلسازي شود.
نتايج به دست آمده نشان ميدهد كه تزريق نيتروژن با حفظ فشار مخزن و جابهجايي نفت خارج شده از سنگ ماتريس، بهطور قابلتوجهي موجب بهبود ضريب بازيافت نفت ميشود. شبيهسازيها نشان دادندكه نيتروژن تزريقشده، اثرگرانش شديدي از خود نشان ميدهد، بهطوريكه بهصورت عمودي به سمت بالاي مخزن حركت كرده و يك كلاهك گازي ثانويه تشكيل ميدهد. اين كلاهك گازي، فرآيند گرانشي به كمك گاز را تسريع ميكند و گاز، نفت موجود در بلوكهاي ماتريس را به سمت شكافها هدايت ميكند.
يكي از نتايج كليدي اين پژوهش، برقراري رابطه ميان زمان تزريق و بازدهي فرآيند است. اگرچه تزريق در مرحله پايه، بيشترين ضريب بازيافت نهايي را حاصل كرد (تقريباً 40٪ در مقايسه با 24.5٪ در تخليه طبيعي)، اما نرخ بازيافت (شيب نمودار) در تزريق مرحله ديرهنگام، در طول همان مدت زمان تزريق، تقريباً مشابه بود. اين نتيجه نشان ميدهد كه راندمان فيزيكي مكانيزم جابهجايي نيتروژن، صرفنظر از ميزان بلوغ مخزن، ثابت باقي ميماند.علاوه بر اين، مطالعه نشان داد كه اگرچه تزريق نيتروژن منجر به نفوذ زودهنگام گاز ميشود، اما تشكيل كلاهك گازي ثانويه حاكي از آن است كه بهينهسازي مشبككاري در فواصل كوتاهتر، ميتواند عمر توليدي مخزن را بهطور قابلتوجهي افزايش دهد. اين پژوهش، چارچوبي فني براي بهرهبرداران فراهم ميكند تا از روش ازدياد برداشت به كمك نيتروژن بهعنوان يك روش ازدياد برداشت ثانويه و ثالثيه در سيستمهاي شكافدار پيچيده استفاده كنند.
چكيده انگليسي
Abstract
Naturally fractured reservoirs present significant challenges to oil recovery due to the complex interplay between the dual porosity of the highly permeable fracture network and the low-permeability rock matrix. In undersaturated oil reservoirs lacking a natural gas cap, initial recovery is often inefficient, leading to rapid pressure decline and reduced final recovery factors. This research evaluates the effectiveness of nitrogen (N₂) injection as an enhanced oil recovery strategy to mitigate these challenges, with particular emphasis on the impact of injection timing. Using the CMG-GEM chemical structure simulator, a three-dimensional model of dual porosity based on a five-spot pattern was developed. The study compared three different scenarios: natural depletion (baseline condition), early-stage nitrogen injection (2010), and late-stage nitrogen injection (2044). The equation of state (EOS) was determined and fine-tuned using WinProp software to accurately model the phase behavior and the interaction of nitrogen with the undersaturated reservoir fluid. The results show that nitrogen (N₂) injection significantly improves oil recovery by maintaining strong pressure and displacing oil leaking from the matrix. Simulations revealed that the injected nitrogen exhibits a strong gravity effect, moving vertically to the reservoir top to form a secondary gas cap. This gas cap facilitates gas-assisted gravity drainage (GAGD), where the gas drags the oil from the matrix blocks into the fractures. A key finding of this research is the relationship between injection timing and process efficiency. While early-stage injection achieved the highest final recovery factor (approximately 40% compared to 24.5% for natural depletion), the recovery rate (slope) of late-stage injection was nearly identical over the same injection duration. This demonstrates that the physical efficiency of the nitrogen displacement mechanism remains constant regardless of reservoir maturity. Furthermore, the study demonstrated that although nitrogen injection leads to earlier gas penetration, the formation of a secondary gas cap suggests that optimizing well perforation at shorter intervals can significantly extend production lifetimes. This research provides a technical framework for operators to apply nitrogen-enhanced oil recovery (NEOR) as a secondary and tertiary recovery method in complex fractured systems.
Keywords: Naturally fractured reservoirs, nitrogen injection, dual porosity modeling, enhanced oil recovery, gravity drainage, undersaturated oil
استاد راهنما
محسن محمدي
استاد داور
حميدرضا شاه وردي , روح اله هاشمي