بررسي تاثير اشباع اوليه نفت مخزن در عملكرد روش برداشت احتراق درجا با استفاده از شبيه‌سازي عددي

Investigating reservoirʹʹs initial oil saturation effect on in-situ combustion recovery method performance using numerical simulation

روش احتراق درجا يكي از روش‌هاي گرمايي برداشت نفت سنگين است كه در آن گرماي لازم براي جابجايي نفت خام، با سوزاندن كسري از نفت مخزن متخلخل تامين مي‌شود. به دليل حضور هم‌زمان پديده‌هاي مختلف مانند احتراق، تغيير فاز و انبساط گرمايي سيالات مخزن، احتراق درجا يك روش برداشت بسيار پيچيده است. در مطالعه حاضر براي كسب شناخت بيشتر از اين فرايند، تاثير حجم نفت اوليه مخزن (كه با متغير اشباع نفت بيان مي‌شود) بر عملكرد روش احتراق درجا با استفاده از شبيه‌سازي عددي يك بعدي در مقياس ميداني بررسي شده است. جهت افزايش دقت مدل يك‌بعدي، مقدار اتلاف گرما از مخزن نفت به محيط پيرامون بالا و پايين آن توسط يك مدل شبه‌تحليلي محاسبه‌ شده است. نتايج نشان مي‌دهند در صورت زياد بودن اشباع نفت اوليه مخزن، نفت جابجا شده در روزهاي ابتدايي فرايند در ناحيه مجاور به چاه برداشت انباشت خواهد شد. در نتيجه نفوذپذيري محيط متخلخل نسبت به فاز گاز به شدت كاهش مي‌يابد. همچنين سرعت جبهه احتراقي كاهش و فشار در بالادست جبهه احتراقي افزايش خواهد يافت. كاهش سرعت جبهه موجب كاهش نرخ برداشت نفت مي‌شود. علاوه بر اين، در صورت عدم لحاظ كردن افزايش فشار مخزن در طراحي سيستم تزريق هوا، اين افزايش منجر به كاهش نرخ تحويل هوا به سمت جبهه‌ شده و ممكن است سبب خاموشي جبهه شود. همچنين نتايج نشان مي‌دهند كه عدم در نظر گرفتن اتلاف گرما از مخزن منجر به پيش‌بيني نادرست اين پديده خواهد شد.

In-Situ Combustion (ISC) is one of the thermal heavy oil recovery methods in which the heat required to displace crude oil is generated by combustion of a small fraction of oil inside the porous reservoir. Therefore its practical use has been limited, despite the fact that in-situ combustion is potentially very advantageous over the other thermal methods. In the present work, aimed at acquiring a better understanding of ISC physics, the oil in place volume (expressing in terms of oil saturation) effects on performance of ISC is numerically investigated in 1D. In order to increase the model accuracy, a semi analytical model is used to account for heat loss to overburden and underburden. The numerical results show that in reservoirs with high initial oil saturation, the mobilized oil is deposited in the region near production well during the first days of ISC operation. Consequently, relative permeability of porous reservoir for gas phase considerably decreases. Moreover, combustion front propagation velocity reduces and the reservoir pressure significantly increases in the region upstream of the combustion front. As a result of the front velocity decrease, oil recovery rate decreases. Furthermore, if the pressure increase is not considered in designing the air injection system, the air injection rate will be decreased and can lead to front quenching. The results also show ignoring heat loss from the reservoir will lead to incorrect prediction of the mentioned process.