کتاب امکان مدل‌سازی صحیح مکانیسم تغییر ترشوندگی در فرآیند تزریق آب با شوری کم (با استفاده از شبیه‌ساز اکلیپس)

کتاب امکان مدل‌سازی صحیح مکانیسم تغییر ترشوندگی در فرآیند تزریق آب با شوری کم (با استفاده از شبیه‌ساز اکلیپس)

کتاب امکان مدل‌سازی صحیح مکانیسم تغییر ترشوندگی یک منبع علمی و کاربردی است که به بررسی دقیق فرآیند تزریق آب با شوری کم در مخازن نفتی می‌پردازد. این کتاب به طور خاص بر مدل‌سازی این فرآیند با استفاده از شبیه‌ساز اکلیپس تمرکز دارد و برای دانشجویان، محققان، و متخصصان حوزه نفت و گاز طراحی شده است.

درباره کتاب

این اثر علمی به تحلیل چالش‌های موجود در مدل‌سازی فرآیند تغییر ترشوندگی در تزریق آب کم‌شوری پرداخته و راهکارهای پیشرفته‌ای برای بهبود دقت شبیه‌سازی ارائه می‌دهد. نویسنده با بهره‌گیری از ابزار قدرتمند اکلیپس، مکانیزم‌های فیزیکی و شیمیایی مرتبط با تغییر ترشوندگی را بررسی و امکان‌پذیری شبیه‌سازی این فرآیند را اثبات می‌کند.

موضوعات کلیدی کتاب

• مقدمه‌ای بر تزریق آب کم‌شوری: آشنایی با مفاهیم اولیه و اهمیت این روش در افزایش برداشت نفت.
• مدل‌سازی مکانیزم تغییر ترشوندگی: بررسی علمی تغییرات ترشوندگی سنگ و سیال در فرآیند تزریق.
• استفاده از شبیه‌ساز اکلیپس: آموزش نحوه به‌کارگیری این ابزار برای شبیه‌سازی فرآیند تزریق آب کم‌شوری.
• مطالعات موردی: بررسی نمونه‌های عملی و شبیه‌سازی واقعی مخازن نفتی.
• چالش‌ها و راهکارها: تحلیل موانع مدل‌سازی و پیشنهاد روش‌های بهبود دقت شبیه‌سازی.

ویژگی‌های برجسته کتاب

• رویکرد علمی و عملی: ترکیب تحلیل نظری با مطالعات عملی در زمینه مهندسی نفت.
• استفاده از ابزار پیشرفته: تمرکز بر شبیه‌ساز اکلیپس به عنوان یکی از قدرتمندترین نرم‌افزارهای شبیه‌سازی.
• پوشش جامع: ارائه مفاهیم پایه تا مباحث پیشرفته در تزریق آب کم‌شوری.
• پشتیبانی از داده‌های تجربی: تحلیل نتایج آزمایشگاهی برای اعتبارسنجی مدل‌ها.
• زبان تخصصی و دقیق: مناسب برای پژوهشگران و متخصصان حوزه نفت و گاز.

چرا این کتاب را بخوانیم؟

• برای درک عمیق‌تر مکانیزم‌های تغییر ترشوندگی در مخازن نفتی.
• برای آشنایی با روش‌های پیشرفته شبیه‌سازی فرآیندهای تزریق آب.
• برای حل چالش‌های عملی و علمی در مدل‌سازی فرآیند تزریق آب کم‌شوری.
• برای استفاده از تجربیات عملی و راهنمایی‌های تخصصی در بهبود برداشت نفت.

مخاطبان کتاب

• دانشجویان رشته مهندسی نفت و گاز.
• پژوهشگران حوزه شبیه‌سازی مخازن.
• مهندسان نفت و گاز.
• متخصصان حوزه ازدیاد برداشت نفت (EOR).

سفارش کتاب امکان مدل‌سازی صحیح مکانیسم تغییر ترشوندگی

کتاب امکان مدل‌سازی صحیح مکانیسم تغییر ترشوندگی مرجعی جامع و دقیق برای افرادی است که به دنبال درک و اجرای بهینه فرآیند تزریق آب کم‌شوری هستند. این اثر با ارائه بینش‌های علمی و ابزارهای کاربردی، انتخابی ایده‌آل برای متخصصان این حوزه است. همین حالا تهیه کنید!

در ادامه فهرست این کتاب قابل مشاهده است:

عنوان صفحه
فصل 1 13
مقدمه 13
فصل 2 17
مفاهیم 17
مخازن نفتی 17
خواص فیزیکی سنگ‌های مخزن 18
تخلخل (porosity) 18
تراوایی (Permeability) 18
انواع اصلی سنگ مخزن 19
مخازن ماسه‌سنگی 19
مخازن کربناته 19
روش‌های استخراج نفت 20
برداشت اولیه 20
برداشت ثانویه 20
برداشت ثالثیه 21
ازدیاد برداشت نفت 22
بهبود برداشت نفت 22
ترشوندگی سنگ مخزن 23
کشش سطحی و بین سطحی 24
کشش بین سطحی آب و نفت 26
انواع ترشوندگی 27
آب‌دوست 28
نفت‌دوست 29
ترشوندگی میانی یا خنثی 30
ترشوندگی ناهمگون 31
ترشوندگی جزئی 31
ترشوندگی ترکیبی یا مخلوط 31
پیشینه مطالعات 34
تقسيمبندي آب‌ها از لحاظ شوري 34
تغییرات ترشوندگی 34
مکانیسم‌ها 35
مکانیسم تبادل يوني در مخازن ماسه‌سنگی 37
مکانیسم بر هم خوردن تعادل يوني سطوح كربناته 38
سیلاب‌زنی شوری کم 40
غربالگری سیلاب‌زنی شوری کم 40
فصل 3 43
روش‌شناسی 43
شبیه‌سازی فرآیند تزریق آب با شوری کم 43
شبیه‌سازی مدل سیال مخزن 44
تست CCE 45
تست DL 46
مدل شبیه‌سازی مخزن 48
فصل 4 55
تجزیه‌وتحلیل نتایج 55
سناریوی تخلیه طبیعی 55
سناریوی تزریق آب با شوری‌های متفاوت 58
بررسی نرخ تولید نفت از مخزن 58
بررسی ضریب بازیافت نفت 60
بررسی تولید تجمعی نفت 61
بررسی برش آب تولیدی 62
تئوری موجی الیوت 64
تحلیل اقتصادی 66
فصل 5 69
نتایج و پیشنهادات 69
نتیجهگیری 69
پیشنهادها 70
منابع 71

در ادامه بخشی از مطالب این کتاب قابل مشاهده است:

یک مخزن هیدروکربنی سنگی است که هم دارای ظرفیت ذخیره‌سازی بوده (متخلخل باشد) و هم توانایی عبور سیال را از میان خود داشته باشد. هر سنگی که به اندازه‌ی کافی فضای خالی برای تجمع هیدروکربن داشته و با حفر چاه در آن سیال ذخیره‌شده در آن تخلیه شود، می‌تواند سنگ مخزن باشد. سنگ‌ها کم‌وبیش دارای فضاهای خالی هستند. ولی تنها سنگ‌هایی که دارای خلل و فرج بیش‌تر و مرتبط با یکدیگرند، سنگ مخزن‌های مفیدی را تشکیل می‌دهند. بنابراین مهم‌ترین خاصیت فیزیکی مخازن نفتی دارا بودن تخلخل و تراوایی کافی است. هر سنگ مدفون، چه رسوبی، چه آذرین و چه دگرگونی در صورت داشتن این دو ویژگی می‌توانند نقش سنگ مخزن را داشته باشند. در طبیعت بیش‌ترین نفت و گاز در سنگ‌های ماسه‌ای و کربناتی قرار دارد. چون این سنگ‌ها معمولاً دارای تخلخل و تراوایی قابل توجهی هستند و در حوضه‌های رسوبی یعنی بخش‌هایی از پوسته‌ی زمین قرار گرفته اند که نفت و گاز در آن تولید می‌گردد.

خواص فیزیکی سنگ‌های مخزن
تخلخل (porosity)
تخلخل عبارت است از نسبت حجم فضاهای خالی به حجم کل سنگ. بیش‌تر مخازن، تخلخلی در حدود 5 تا 30 درصد دارند. تخلخل کم‌تر از 5 درصد به ندرت انباشت اقتصادی ایجاد می‌کند و تخلخل بیش‌تر از 35 درصد خیلی نادر است. تخلخل را می‌تواند در آزمایشگاه از روی آزمایش بر روی مغزه‌ها و یا با استفاده از نمودار‌های چاه‌پیمایی ‌خصوصاً نمودار چگالی، نوترون و صوتی محاسبه نمود.

تراوایی (Permeability)
تراوایی یا عبور پذیری سنگ توان عبور سیال از داخل آن یا توانایی سنگ در انتقال سیال است. تراوایی مهم‌ترین خاصیتی است که سنگ مخزن باید دارا باشد. برای تراوا بودن سنگ، سنگ باید متخلخل باشد و فضاهای خالی به هم مرتبط باشند. این ارتباط باید با مجراهای با قطر بیش‌تر از قطر مویین برقرار شود. گرچه سنگ تراوا باید متخلخل باشد، ولی هر سنگ متخلخلی الزاماً تراوا نیست. شیل‌ها و رس‌ها با اینکه متخلخل هستند اما به علت بسیار ریز و مویین بودن روزنه‌ها، امکان حرکت سیال در آن‌ها وجود ندارد. وقتی یک سیال در سنگ وجود داشته باشد، قابلیت عبوردهی سنگ، تراوایی نامیده می‌شود و مقدار آن به جنس سیال بستگی ندارد و فقط به ترشوندگی سنگ، اندازه‌ی حفرات و ژئومتری سنگ بستگی دارد. ولی زمانی که دو یا بیش از دو سیال متحرک، مثل نفت و آب در میان فضاهای خالی وجود داشته باشد، مفهوم تراوایی نسبی به کار برده می‌شود که از نسبت تراوایی مؤثر به مطلق تعیین می‌شود. پس تابعی از میزان اشباع‌شدگی می‌باشد. تخلخل یک خصوصیت ساکن و استاتیک سنگ‌ها می‌باشد در حالی که تراوایی یک خصوصیت دینامیک و متحرک می‌باشد.

انواع اصلی سنگ مخزن
‌طبقه‌بندی سنگ مخزن برحسب جنس سنگ انجام می‌گیرد و چون بیش‌تر مخازن عمده نفت و گاز در سنگ مخزن‌های رسوبی قرار دارند؛ این ‌طبقه‌بندی از نوع سنگ‌های رسوبی الهام می‌گیرد. سنگ مخزن‌های مهم از نظر میزان ذخیره و تعداد در سه گروه عمده قرار می‌گیرند که عبارتند از:
• آواری (ماسه‌سنگ)
• کربناته
• غیرمعمول

مخازن ماسه‌سنگی
یکی از مهم‌ترین مخازن نفت و گاز دنیا، مخازن ماسه‌سنگی است و کیفیت خوب مخازن ماسه‌سنگی مدیون ماهیت آن‌هاست. ماسه‌سنگ‌ها نسبت به فرایند‌های دیاژنزی، در مقایسه با کربناته‌ها، کم‌تر حساس هستند. بنابراین شانس باقی ماندن تخلخل اولیه در آن‌ها بالاست. در حدود 30 درصد از پوشش رسوبی کره زمین ماسه و ماسه‌سنگ است. یکنواختی تخلخل و تراوایی در سنگ‌های ماسه‌ای بیش از سنگ‌های کربناتی است و به همین جهت پیش‌بینی حجم مخزن و چگونگی عملکرد آن در مخزن‌های ماسه‌سنگی ساده‌تر است.

مخازن کربناته
بیش از 65 درصد هیدروکربن‌های خاورمیانه در مخازن کربناته هستند. مخازن کربناته حاوی بیش از 40 درصد نفت تمامی میادین اصلی و 50 درصد میادین خیلی بزرگ است.
سنگ کربناتی سنگی است که بیش از 50 درصد وزن آن کربنات کلسیم، یعنی کانی کلسیت و آراگونیت یا کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم یعنی کانی دولومیت باشد. همواره مقداری از کانی‌های رسی و مواد آلی به صورت ناخالصی در سنگ‌های کربناتی وجود دارد که سبب رنگین شدن سنگ می‌گردد. بیش‌تر ذخایر کشف‌شده نفت و گاز در ایران و در حوضه‌ی عظیم نفتی خاورمیانه در سنگ‌های کربناتی قرار دارد.
درز و شکاف‌ها در ازدیاد تراوایی نقش عمده دارند. به همین دلیل، مخزن‌های کربناته دارای بهره‌دهی بالا ولی طول عمر بهره‌دهی آن‌ها کم است. سنگ‌های کربناتی به دو گروه سنگ مخزن‌های آهکی و دولومیتی تقسیم می‌شوند.

روش‌های استخراج نفت
به طور کلی مخازن نفتی طی دوره تولید خود سه مرحله را پشت سر می‌گذرانند که عبارتند از:
• برداشت اولیه
• برداشت ثانویه
• برداشت ثالثیه

برداشت اولیه
در مرحله اول در برداشت اولیه، از انرژی طبیعی مخزن برای تولید نفت استفاده می‌شود البته اگر نفت خودبه‌خود و با استفاده از انرژی طبیعی مخزن به سطح زمین نیاید و برای انتقال نفت به سطح از روش‌های فرازآوری مصنوعی از جمله پمپ‌های درون‌چاهی استفاده شود نیز هنوز در مرحله اول برداشت نفت هستیم؟ زیرا در این مرحله، انرژی جداگانه‌ای وارد مخزن نمی‌شود. همچنین هنگامی که با تزریق آب در بخش آبران مخزن و یا تزریق گاز در بخش کلاهک گازی مخزن، انرژی و فشار طبیعی مخزن حفظ شود، هنوز برداشت اولیه نفت انجام می‌شود.

برداشت ثانویه
زمانی که مخزن تخلیه شده و امکان تولید نفت حتی با پمپاژ از چاه به سطح زمین وجود ندارد، استفاده از روش‌های کمکی تولید از نوع بازیافت ثانویه شروع می‌شود که امروزه در دنیا به روش تزریق آب مرسوم است. در این روش از چاه تزریقی، آب به مخزن تزریق می‌شود که در سیستم مخزن مداخله می‌کند و باعث جابجایی و حرکت نفت به طرف چاه تولیدی می‌شود. در بسیاری از موارد تزریق آب کارایی لازم را در جابجایی مناسب سیال مخزن نداشته و باید روش‌های دیگری به منظور تولید اقتصادی نفت در نظر گرفته شوند.

برداشت ثالثیه
فرآیندهایی نظیر تزریق گاز (دی‌اکسیدکربن، نیتروژن، گاز همراه و هوا)، تزریق مواد شیمیایی (آب با شوری کم، پلیمر، مواد کاهنده کشش سطحی، سودا)، روش‌های حرارتی (انگیزش با بخار، رانش با بخار، رانش با آب داغ و احتراق درون مخزنی)، روش‌های میکروبی و یا ترکیبی از این روش‌ها جزو فرآیندهای مرحله سوم (ثالثیه) برداشت نفت هستند.
در طی چند سال اخیر، مطالعه بر روی کاربرد مواد شیمیایی در زمینه‌های مختلف صنعت نفت مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. مواد شیمیایی به عنوان افزونه به سیال تزریقی در فرآیند‌های ازدیاد برداشت در برخی از مطالعات آزمایشگاهی بکار رفته شده است. استفاده از مواد شیمیایی همچون سورفکتانت‌ها و آب با شوری کم در فرآیند‌های ازدیاد برداشت شیمیایی موجب افزایش بازدهی جاروبی نفت می‌شود. تاکنون مطالعات زیادی روی شناسایی مکانیسم‌های مؤثر در افزایش برداشت نفت شده است. تأثیرات استفاده از این مواد شیمیایی بر روی کشش بین سطحی ، قابلیت امولسیون سازی، تغییر تر شوندگی مطالعه شده و در بسیاری از گزارش‌ها آورده شده است. در بازیافت ثالثیه هدف تولید نفت باقی‌مانده از مخزنی که قبلاً تحت فرآیند سیلاب‌زنی قرار گرفته است، می‌باشد که برای نیل به این هدف می‌توان پارامتر‌های زیر را مدنظر قرار داد:
• افزایش بازده میکروسکوپیک (کاهش اشباع نفت باقی‌مانده در بخشی از مخزن که قبلاً تحت عملیات سیلاب‌زنی قرار گرفته است)
• افزایش بازده ماکروسکوپیک (کاهش اشباع نفت باقی‌مانده در بخشی از مخزن که تحت تأثیر عملیات سیلاب‌زنی قرار نگرفته است)
• افزایش هم‌زمان بازده میکروسکوپیک و ماکروسکوپیک.
ازدیاد برداشت نفت
محققان مختلف تعریف‌های متفاوتی از ازدیاد برداشت نفت ارائه داده‌اند اما به طور کلی هر روشی که به برداشت بیش‌تر از برداشت اولیه نفت منجر می‌شود، ازدیاد برداشت نفت نامیده می‌شود. البته باید دقت کرد که گاهی عبارت ازدیاد برداشت نفت تنها معادل برداشت ثانویه فرض می‌شود. به عبارت دیگر هنوز بر سر در نظر گرفتن برداشت ثانویه به عنوان بخشی از ازدیاد برداشت نفت توافقی وجود ندارد.
بهبود برداشت نفت
عبارت دیگری که اغلب در کنار ازدیاد برداشت نفت استفاده می‌شود «بهبود برداشت نفت» است که تعریفی جامع دارد و علاوه بر تمام مراحل قبلی شامل فعالیت‌های وسیع‌تری مانند توصیف مخزن، مدیریت و صیانت از مخزن و حفاری جایگزینی (Infill Drilling) است.
یک تقسیم‌بندی کلی در پایه‌ریزی یک بستر مناسب برای ارتباط کارشناسان مفید است اما مشکلات خاص خود را نیز به همراه دارد؛ مثلاً عملیات تولید بسیاری از مخازن به ترتیب زمانی گفته‌شده انجام نمی‌شوند. یک مثال پرکاربرد تولید نفت سنگین در بیش‌تر نقاط دنیاست: اگر گرانروی نفت خام زیاد باشد، ممکن است تولید تحت رانش انرژی طبیعی مقرون‌به‌صرفه نباشد و بنابراین می‌توان از تولید اولیه صرف‌نظر کرد. برای این‌گونه مخازن سیلاب‌زنی نیز عملی نخواهد بود و شاید استفاده از انرژی حرارتی تنها راه تولید اقتصادی نفت باشد. در اینجا یک روش که در شرایط عادی به مرحله ثالثیه تعلق دارد به عنوان روش اول و شاید آخرین روش برداشت استفاده می‌شود.
در سایر حالات نیز روش‌هایی که ثالثیه نامیده می‌شوند ممکن است به جای سیلاب‌زنی به عنوان عملیات ثانویه به کار روند. پارامتر‌هایی نظیر ماهیت روش و در دسترس بودن مواد تزریق شونده و جنبه اقتصادی عملیات در انتخاب روش‌های تولید تعیین‌کننده‌اند؛ مثلاً اگر استفاده از سیلاب‌زنی قبل از روش ثالثیه، باعث کاهش راندمان کلی شود، از مرحله سیلاب‌زنی صرف‌نظر می‌شود.