مطالعه شبيه سازي تأثير تزريق CO₂ به مخزن گاز ميعاني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نفت

كارشناسي ارشد

اين پژوهش مطالعه‌اي جامع درباره امكان‌سنجي فني و زيست‌محيطي تزريق دي‌اكسيد كربن (CO₂) به‌عنوان راهكاري براي افزايش برداشت گاز (EGR) و ذخيره‌سازي كربن در مخازن گاز ميعاني ارائه مي‌دهد. ميعان معكوس يكي از چالش‌هاي اصلي در اين مخازن به‌شمار مي‌رود؛ زيرا با كاهش فشار مخزن به كمتر از نقطه شبنم، اجزاي سنگين هيدروكربني (C₁₀–C₁₅+) به‌صورت فاز مايع غيرمتحرك رسوب مي‌كنند. اين پديده كه با عنوان تجمع ميعانات شناخته مي‌شود، موجب كاهش شديد تراوايي نسبي گاز و به دام افتادن هيدروكربن‌هاي باارزش شده و در نهايت زيان اقتصادي قابل‌توجهي ايجاد مي‌كند. در اين مطالعه از رويكرد شبيه‌سازي عددي با دقت بالا استفاده شده است؛ به‌طوري‌كه نرم‌افزار CMG WinProp براي مشخصه‌سازي دقيق سيال و نرم‌افزار CMG GEM براي مدل‌سازي سه‌بعدي ساختار مخزن به‌كار گرفته شدند. يك مدل سيالي 11 جزئي كه با استفاده از داده‌هاي آزمايشگاهي و معادله حالت پنگ–رابينسون (PR-EOS) اعتبارسنجي شده بود، در يك شبكه 9×9×4 وارد شد تا سه سناريوي عملياتي متفاوت طي يك دوره 39 ساله ارزيابي شوند. اين سناريوها شامل تخليه طبيعي مخزن (Case 1) به‌عنوان حالت پايه، تزريق زودهنگام CO₂ (Case 2) با آغاز در سال 1986، و تزريق ديرهنگام CO₂ (Case 3) با آغاز در سال 2015 پس از افت شديد فشار مخزن بودند. تحليل نتايج نشان داد كه زمان‌بندي تزريق CO₂ مهم‌ترين عامل تعيين‌كننده بازده نهايي بازيافت است. تزريق زودهنگام CO₂ (Case 2) به‌عنوان بهترين راهبرد شناخته شد، زيرا توانست فشار مخزن را در بيشتر دوره شبيه‌سازي بالاتر از نقطه شبنم 3000 psi حفظ كند. اين رويكرد پيشگيرانه از ورود سيستم به ناحيه پس‌رونده جلوگيري كرده و موجب باقي ماندن اجزاي سنگين در فاز گازي با تحرك بالا شد؛ در نتيجه بيشترين نرخ بازيافت گاز و ميعانات حاصل گرديد. در مقابل، حالت پايه تخليه طبيعي (Case 1) با افت سريع فشار تا حدود 600 psi همراه بود كه منجر به انسداد شديد ميعانات و اشباع موضعي نفت تا 19.7 درصد در نزديكي ديواره چاه شد. علاوه بر اين، مطالعه حاضر كارايي دي‌اكسيد كربن را به‌عنوان يك حلال اصلاح‌كننده در Case 3 تأييد مي‌كند. تزريق CO₂ به مخزن تخليه‌شده باعث «بازگشت» نرخ توليد از طريق مكانيزم‌هايي نظير تورم سيال، تبخير مجدد سيالات به‌دام‌افتاده و كاهش حدود 40 درصدي ويسكوزيته نفت شد. كاهش كشش سطحي و به حركت درآمدن ميعانات غيرمتحرك موجب شد Case 3 نسبت به شرايط پايه افزايش قابل‌توجهي در بازيافت سيالات ايجاد كند. فراتر از افزايش برداشت هيدروكربن، اين پژوهش ظرفيت زيست‌محيطي مخزن را به‌عنوان محل ذخيره‌سازي كربن نيز برجسته مي‌كند. نتايج مدل نشان مي‌دهد كه بخش قابل‌توجهي از CO₂ تزريق‌شده، به‌ويژه در لايه‌هاي با تراوايي بالاي 1 و 4، در مخزن به دام مي‌افتد. اين يافته‌ها از به‌كارگيري بازيافت و گردش مجدد دي‌اكسيد كربن به‌عنوان يك الگوي مديريتي پايدار حمايت مي‌كنند؛ الگويي كه از طريق فناوري جذب، استفاده و ذخيره‌سازي كربن (CCUS)، افزايش توليد انرژي را با اهداف جهاني كربن‌خنثي پيوند مي‌دهد. در نهايت، مطالعه نتيجه‌گيري مي‌كند كه اگرچه تزريق زودهنگام بهترين رويكرد فني محسوب مي‌شود، اما تزريق CO₂ در مراحل پاياني عمر مخزن نيز ابزاري مؤثر براي احياي مخازن بالغ گاز ميعاني و افزايش عمر اقتصادي آن‌ها است.

237663

مخازن

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان