مشخصات این فایل
عنوان: بررسی روش های ازدیاد تولید نفت با استفاده از منابع هیدروکربوری
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 60
این مقاله درمورد بررسی روش های ازدیاد تولید نفت با استفاده از منابع هیدروکربوری می باشد.
خلاصه آنچه در مقاله بررسی روش های ازدیاد تولید نفت با استفاده از منابع هیدروکربوری می خوانید :
روش استخراج بخار هیدروکربنی
اواخر دهه 80 و همزمان با گسترش کاربرد چاه های افقی، روش جدیدی مشابه روش تزریق بخار همراه با ریزش ثقلی ابداع شد. در این روش نیز از یک چاه تولیدی افقی در پایین لایه و یک چاه تزریقی افقی (و یا چند چاه تزریقی عمودی) در بالای آن استفاده می شود. تنها تفاوت این روش با روش گفته شده استفاده از گازهای سبک هیدروکربنی مانند پروپان و بوتان و یا ترکیب آنها با گازهای غیرمیعانی به جای بخار است. هنگامی که این ترکیب سبک در فشاری نزدیک به فشار نقطه شبنم تزریق می شود، محفظه ای از گازهای سبک هیدروکربنی در مخزن تشکیل می شود. در سطح تماس این محفظه با نفت سنگین و بیتومن داخل مخزن، ترکیب و در واقع انحلال گاز انجام می شود که در نتیجه آن گرانروی آن کاهش می یابد. همچنین اگر فشار استفاده شده نزدیک فشار بخار هیدروکربن در دمای سیستم باشد، آسفالتین زدایی انجام که خود باعث کاهش بیشتر گرانروی می شود؛ لذا با انجام این فرآیند نفت موجود بهبود می یابد و بسیاری از مشکلات پایین دستی حل می شود.
مزیت روش استخراج بخار هیدروکربنی به روش های حرارتی کاربرد این روش در دمای مخزن و عدم اتلاف حرارتی است؛ بنابراین می توان این روش را جایگزینی مناسب در مخازنی دانست که روش های حرارتی در آنها ممکن نیست؛ مانند مخازنی دارای رانش آبده زیرین (Bottom Water Drive)؛ اشباع آب بالا؛ شکاف عمودی؛ تخلخل پایین و رسانش حرارتی پایین (Thermal Conductivity).
به طور کلی کصرف کم انرژی؛ بهبود در جای نفت؛ هزینه های سرمایه گذاری؛ آلودگی کمتر محیط زیست (به علت بازدارندگی گازها به مخزن) و ... این فرآیند را از سایر فرآیندهای حرارتی رایج برتر می کند.
روش ازدیاد برداشت میکروبی
مدت زیادی از ارائه ایده استفاده از میروارگانیزم ها برای ازدیاد برداشت نفت می گذرد اما در عمل از دهه 80، با افزایش قیمت نفت و پیشرفت های علم بیوتکنولوژی، این روش به طور جدی وارد عرصه تحقیقات و کاربرد شد.
در این روش میکروارگانیزم ها با تخمیر مواد هیدروکربنی داخل مخزن تاثیرات مثبتی بر تولید نفت می گذارند. این میکروارگانیزم ها برای رشد به موادی مغذی مانند شکر، فسفات و یا نیترات نیاز دارند و گاهی از مواد هیدروکربنی داخل مخزن تغذیه می کنند.
به طور کلی میکروارگانیزم ها در سه حالت مختلف به کار می روند :
• تولید بیوپلیمرها و مواد زنده فعال در سطح، خارج از مخزن و سطح زمین؛
• تولید گازها (مانند دی اکسید کربن) و مواد شیمیایی دیگر شامل پلیمرها؛ مواد فعال در سطح و مواد قلیایی پس از تزریق به مخزن؛
• با استفاده از بیوتکنولوژی یا نانو تکنولوژی می توان اهداف حاصی را همچون مسدود کردن یک شکاف مخرب با تراوایی بالا با میکروارگانیزم ها دنبال کرد.
چون در این روش از میکروارگانیزم های زنده استفاده می شود، شرایط مختلف مخزن و سیال آن بر امکان استفاده و چگونگی فرآیند بسیار موثراند. باید با توجه به مجموعه خصوصیات مخزن و سیال آن استفاده از یک فرآیند و ارگانیزم مربوطه را بررسی کرد اما در مخازنی با عمق زیاد و در نتیجه دما و فشار بالا و تراوایی کم نمی توان این روش را به کار برد. شوری سیال مخزن نیز نباید زیاد باشد و PH آن باید در بازه مناسب برای رشد هر میکروارگانیزم خاص باشد. هرچند این فرآیند در مخازن نفت سنگین نیز به کار رفته است، اغلب برای هیدروکربن های با درجه API پایین استفاده نمی شود.
به طور کلی مزایای روش میکروبی به صورت زیراند :
• تولید میکرو ارگانیزم ها بسیار کم هزینه است و لذا این روش وابستگی ناچیزی به قیمت نفت خام دارد؛
• نیاز زیادی به انرژی ندارد که این عامل برتی بسیار مهمی، خصوصاً در مقایسه با روش های حرارت است؛
• باتوجه به نتایج این روش می توان ان را به تنهایی و یا در کنار برخی روش های دیگر به کار برد.
• باتوجه به ماهیت میکروارگانیزم ها آثار زیست محیطی آنان بسیار ناچیز و حتی غیر زیان آور است.
روش ازدیاد برداشت الکتریکی
یکی دیگر از روش های نوینی که به گرم شدن سیال مخزن می انجامد استفاده از امواج الکترومغناطیسی، صوتی و یا مایکروویو است که بیشتر برای استفاده در میدان های واقع در خشکی طراحی شده است. با کمک این امواج ارتعاشات حاصی به لایه نفتی منتقل می شوند که تا حد امکان مشابه فرکانس طبیعی سنگ و یا سیال اند. این ارتعاشات چسبندگی، پیوستگی و نیروهای مویینگی را می کاهند و در نتیجه جران سیال آسان می شود.
از سویی این امواج به صورت امواج الاستیک در مخزن گسترش می یابند و ضریب هیدرولیکی اصطکاک را کاهش می دهند. با این اثر جریان نفت بسیار راحت تر می شود و سرعت بسیار افزایش می یابد. این امواج نیروی نوسانی را در لایه افزایش می دهند و به وسیله این نیرو هرکدام از سیالات آب، نفت و حتی سنگ، به دلیل داشتن دانسیته متفاوت، شتاب های مختلفی می گیرند. داشتن شتاب متفاوت باعث می شود سیالات به هم ساییده شوند و براثر اصطکاک گرما تولید شود که خود کشش سطحی را کاهش می دهد. با این اثر جریان نفت بسیار راحت تر می شود و سرعت بسیار افزایش می یابد. این امواج نیروی نوسانی را در لایه افزایش می دهند و به وسیله این نیرو هرکدام از سیالات آب، نفت و حتی زغال سنگ، به دلیل داشتن دانسیته متفاوت، شتاب های مختلفی می گیرند. داشتن شتاب متفاوت باعث می شود سیالات به هم سابیده شوند و بر اثر اصطکاک گرما تولید شود که خوکشش سطحی را کاهش می دهد.
هم چنین ارتعاشات گاز به دام افتاده در لایه نفتی را که می تواند به صورت یک لیفت گازی (Gas Lift) عمل کند آزاد می کنند و امواج نوسانی صوتی را نیز به وجود می اورند که با ایجاد فشار صوتی (Sonic Pressure) به جریان نفت کمک می کند. البته می توان همزمان با استفاده از انرژی حاصل از اصطکاک، از روش برقراری جریان متناوب درون مخزن (از طریق چاه ها) نیز بهره برد. در این حالت مخزن هادی جریان الکتریکی و جریان حالتی مانند تنور الکترودی (گرمای حاصل از مقاومت الکتریکی) را به وجود می آورند. گرما به تبخیر آب و بخش سبک هیدروکربن و گاز باقی مانده در نفت کمک می کند. جریان متناوب باعث نوسان یون های سیال می شوند و در نتیج امواج مویینگی در سطح سیال به وجود می ایند که به کاهش کشش سطحی می انجامد. این پدیده در اصطلاح «اثر مواد فعال در سطح الکتریکی درجا» (The In-Situ Electrified Surfactant Or IESE) نامیده می شود. گرمای هر دو بخش فرآیند (گرمای حاصل از جریان الکتریکی و ارتعاشات) به کاهش گرانروی سیالات کمک می کند. این فرآیند برای مخازن نفت سنگین یا پارافین ها بسیار مناسب است.
روش ازدیاد برداشت هیبریدی
یکی دیگر از روش های بسیار جدید است که در صورت تحقق فضیات به حصول راندمانی چشمگیر(20-40 درصد نفت درجای اولیه) در مرحله برداشت ثانویه می انجامد. این روش از ترکیب انرژی گرمایی، مهندسی مخزن پیشرفته، امواج مایکروویو، سیال محرک خاص و سیستم کنترل شده رایانه ای به وجود امده است. اگر شرایط و مکانیزم تئوری این روش کاملاً حاصل شوند، کارایی بسیار مطلوب تری از سایر روش های ازدیاد برداشت خواهد داشت. در این روش از انرژی زمین گرمایی برای تولید نفت باقی مانده استفاده می شود و از انرژی توده های همرفت چرخشی نیز جریان الکتریکی تولید می شود. راندمان این شیوه از سایر روش های مشابه مطلوب تر است و کنترل بیشتری نیز بر دبی جریان، دانسیته سیال و گرانروی آن وجود دارد.
به وسیله نیروی گرانشی حاصل از اختلاف دانسیته بین سیال سنگین تزریقی (سرد) و سیال سبک بازگشتی (نفت داغ در آب) سیال خاصی را به مخزن تزریق می کنند؛ در نتیجه همرفت چرخشی نفت و انرژی حرارتی تولید می شود. سرعت توده همرفت چرخشی به عمق و دمای مخزن؛ دانسیته و اشباع سیالات داخل مخزن؛ مقاومت سیال؛ ضریب استخراج حرارتی (Heat Extaction Co-Efficiency Factor) و فشار پمپ ها بستگی دارد. در واقع یک منبع انرژی زمین گرمایی در مخازن نفت وجود دارد که آزاد شدن انرژی آن انرژی اولیه را برای فعال شدن همرفت چرخشی فراهم می کند. می توان با سیل زنی قلیایی یا میکروامولسیون ها، دبی جریان را کاهش یا افزایش داد. سیال محرک با افزایش فشار حفرات؛ کاهش گرانروی و کاهش چسبندگی سطحی به برداشت نفت کمک می کند.
در این فرآیند برای انتقال نفت و گرما، بدون تحمیل هزینه های اضافی، از امواج مایکروویو استفاده می شود. به دلیل دقت بالای فرآیند مدرنترین رایانه ها و تکنولوژی ماهواره ای به همراه سیستم GPS برای کنترل چاه ها به کار می روند. از مزایای این روش می توان کاهش هزینه ها، ریسک کم، راندمان بالا و تولید همزمان انرژی الکتریکی را نام برد.
روش تزریق ژل های پلیمری
در این فرآیند، محصول یا محلول های آبی شامل ژل های پلیمری با گرانروی متوسط به لایه هایی با تراوایی بالا و یا شکاف ها تزریق می شوند؛ سپس مواد در داخل مخزن واکنش می دهند تا یک ژل گرانرو (سیالی با گرانروی بالا) پدید آید. این ژل کلاً غیرمتحرک است و باعث کاهش تراوایی ظاهری قسمت موردنظر می شود.
با توجه به سیستم شیمیایی و شرایط مخزن، دستورالعمل تهیه و ترکیب مواد شیمیایی واکنش دهنده تغییر می کند. گاهی یک همزن مواد شیمیایی را قبل از تزریق در سطح ترکیب می کند. سایر وقت ها، از جمله برای بیوپلیمرها، ترکیبات در یک تانکر ترکیب می شوند. در حالاتی نیز ترکیب در داخل مخزن و در اثر پراکندگی (Dispersion) و جا به جایی کروماتوگرافیک به دست می آید.
با بررسی یک فرآیند سیلابزنی با دبی bbl/d 2000 در این مخزن به کمک شبیه سازی های رایانه ای، دیده می شود که تنها 500 روز پس از آغاز عملیات درصد بالایی از حجم سیال تزریقی از درون لایه با تراوایی بالا عبور خواهد کرد. باتوجه به حجم کم این لایه برداشت نفت از آن بسیار خواهد بود و سایر لایه ها نیز، به دلیل آنکه تزریق موثری در آنها انجام نمی شود، نفت قابل ملاحظه ای تولید نخواهند کرد؛ لذا می بینیم که وجود یک لایه با تراوایی بالا اثرات نامطلوبی برکل فرآیند خواهد داشت. در این شرایط تزریق ژل پلیمری در لایه ای با تراوایی بالا (md 500) و در شعاع ft 75 از چاه تولیدی استفاده می شود تا تراوایی آن را به مقداری حدود یک دهم مقدار اولیه کاهش دهد. درصد عبور سیال تزریقی به خوبی بهبود یافته است. اگر جریان متقاطع بین لایه ها وجود داشته باشد، میزان تاثیر فرآیند تزریق ژل کاهش می یابد. فرآیند تزریق ژل پلیمری در مخازن شکافدار و مخازنی با ناهمگونی های سطحی برای جلوگیری از تولید ناخواسته آب و گاز ممکن است.
برای تزریق درست ژل، به سیستم شیمیایی مناسب و همچنین تکنیک های ویژه ای نیاز است تا محلول به درستی در لایه انتخاب قرار گیرد؛ مثلاً برخی از انواع ژل ها تمایل دارند به ناحیه های با تراوایی کم بروند؛ لذا باید به طور مکانیکی از این حالت جلوگیری کرد.
فرآیند تزریق ژل اغلب در چاه های تزریقی اما گاهی نیز در چاه های تولیدی برای کاهش تولید ناخواسته (مانند تولید آب از پدیده مخروطی شدن آب) به کار می رود. ترکیبات با وزن مولکولی بالا از جمله پلی ساکاریدها و پلی اکریل آمیدهای هیدرولیز شده جزئی، از ترکیبات اند که در فرآیند تزریق ژل پلیمری به کار می روند. زمان ژل شدن، گرانروی ژل، مقاومت ژل، PH ژل، رفتار سیستم ژل در هنگام تزریق در محیط متخلخل و حجم لازم برای تزریق از جمله پارامترهایی هستند که باید به دقت بررسی و طراحی شوند.
2-5 معیارهای سنجش برای کاربرد روش های ازدیاد برداشت
در مطالعات و پژوهش های مختلف معیارهای تخصصی کلی یا به اصطلاح قواعد سرانگشتی متفاوتی بررسی و ارائه شده اند. این معیارها تخمین های رایج حوزه نفت و خواص مخزن را که در آنها روش های متفاوت قابل استفاده اند نشان می دهند. جدول 1-1 مجموعه ای جدید از این معیارها را نشان می دهد. کاربرد روش ها محدودیت هایی دارد؛ مثلاً روش تزریق امتزاجی دی اکسید کربن را
می توان در مخازنی با عمق کافی، برای حصول فشار امتزاج، و برای نفت هایی با درجه API نسبتاً بالا، برای دستیابی به فشار امتزاج پذیری و مسایل کنترل پویایی، به کار برد. روش رانش بخار به علت اتلاف گراما و دمای بخار قابل حصول محدودیت هایی برای عمق مخزن دارد. روش های پلیمری و مواد فعال در سطح به دلیل شوری، دما و دشواری طراحی سیستم پایدار محدودیت کلی دارند. معیارهای سنجش و انتخاب در جدول 1-1 تقریبی اند. در حالات خاص، طراحی های موفق ممکن است از محدوده ها و معیارهای منتشر شده فراتر روند، بنابراین پتانسیل مخزن در هر موقعیت باید مستقل بررسی شود.
بخشی از فهرست مطالب مقاله بررسی روش های ازدیاد تولید نفت با استفاده از منابع هیدروکربوری
مقدمه 1
فصل اول: ازدیاد برداشت از مخازن گاز میعانی 2
1-1 مقدمه 3
1-2 روش چرخش گاز متان 4
1-3 تزریق گاز دی اکسید کربن 5
1-4 تزریق گاز نیتروژن 6
1-5 سیلاب زنی 7
1-6 تزریق هوا 8
1-7 شکاف دهی هیدرولیکی 10
1-8 تزریق آب و گاز به صورت متناوب 10
فصل دوم: فرآیند ازدیاد برداشت نفت 12
2-1 مقدمه 13
2-1-1 برداشت اولیه 15
2-1-2 برداشت ثانویه 15
2-1-3 برداشت ثالثیه 16
2-1-4 ازدیاد برداشت نفت 17
2-1-5 بهبود برداشت نفت 18
2-2 منابع نفتی هدف برای روش های ازدیاد برداشت نفت 19
2-2-1 عوامل موثر در کاربرد روش های ازدیاد برداشت نفت 20
2-3 خصوصیات ایده آل یک فرآیند ازدیاد برداشت نفت 23
2-3-1 جا به جایی میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک 23
2-3-2 ملاحظات کاربردی 27
2-4 دسته بندی کلی وتشریح روش های ازدیاد برداشت نفت 29
2-4-1 روش های شیمیایی 31
2-4-2 روش تزریق گازهای امتزاجی وغیر امتزاجی 37
2-4-3 روش های حرارتی 42
2-4-4 روش های نوین 46
2-5 معیارهای سنجش برای کاربرد روش های ازدیاد برداشت 59
منابع …………………………………………………………………………………………………………..61
دانلود مقاله بررسی روش های ازدیاد تولید نفت با استفاده از منابع هیدروکربوری
