بررسي تأثير واكنش‌هاي اكسيداسيون سنگ و سيال بر خلوص اكسيژن توليدي در فرايند ذخيره‌سازي هواي فشرده در يك مخزن نفتي تخليه شده با استفاده از شبيه‌سازي عددي

Investigating the Effect of Rock and Fluid Oxidation Reactions on the Purity of Oxygen Produced in the Process of Compressed Air Storage in A Depleted Oil Reservoir Using Numerical Simulation

افزايش استفاده و به‌كارگيري سيستم هاي انرژي تجديدپذير به دليل عدم دسترسي هميشگي به منابع تجديد پذير نيازمند ذخيره‌سازي انرژي است، رشد استفاده از انرژي هاي تجديد پذير يكي از راه حل هاي كليدي براي نگراني‌هاي زيست محيطي مربوط به تامين انرژي جهان است. سيستم ذخيره‌سازي هواي فشرده يكي از سيستم هاي ذخيره‌سازي انرژيست كه به دليل مزاياي متعدد آن در سال هاي اخير بيشتر مورد توجه قرارگرفته است و ذخيره‌سازي انرژي هواي فشرده در ساختارهاي زيرزميني از جمله مخازن هيدروكربني تخليه شده به واسطه‌ي دارا بودن ظرفيت ذخيره‌سازي مناسب براي هوا و به دليل اينكه خصوصيات زمين‌شناسي آن‌ها قبلا به‌خوبي شناسايي شده‌اند يكي از راه‌هاي مورد اطمينان، كم‌ضرر و كم‌هزينه در راستاي تأمين انرژي پايدار مي‌باشد. از اين جهت سناريوي عمليات ذخيره‌سازي هواي فشرده در يك مدل مصنوعي مخزن نفت تخليه شده به منظور امكان‌سنجي و تحويل پذيري ذخيره‌سازي انرژي هواي فشرده و بررسي واكنش هاي اكسيداسيون با سنگ و سيال در محيط متخلخل با نرم افزار تجاري CMG شبيه‌سازي شد. در اين سناريو ابتدا هوا به عنوان گاز بالشتك در طي يك سال و سه ماه با دبي 600 SCF/D تزريق و سپس در هر سال به مدت پنج ماه با نرخ 300 SCF/D تزريق، پنج ماه با همان نرخ 300 SCF/D توليد و در نهايت تا انجام سيكل بعدي دو ماه چاه بسته مي‌شود. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه در اثر واكنش هاي اكسيداسيون اكسيژن با نفت باقيمانده مخزن و وجود مواد معدني از جمله پيريت اهن، يكسري واكنش‌هاي شيميايي در محيط متخلخل رخ مي‌دهد كه موجب كاهش اكسيژن موجود در مخزن ذخيره مي‌شود و در اثر انحلال كاني هاي تشكيل دهنده سنگ افزايش 0.05 درصدي تخلخل مخزن را خواهيم داشت در اين مطالعه با امكان‌سنجي و بررسي نتايج شبيه‌سازي نشان داديم كه فضاي منافذ مخزن مي‌تواند ذخيره‌سازي انرژي وسيعي را فراهم كند.

The application of renewable energy systems is growing increasingly even though permanent access to these renewable energy sources is not always possible therefore energy storage is required. Also, renewable energy systems are the key solution to the environmental concern around the world’s energy supply. Compressed Air Energy Storage system, one of the commercial energy storage systems has received lots of attention in recent years due to its countless advantages. Compressed Air Energy Storage n underground reservoirs including depleted oil reservoirs, provides large-scale energy storage capacity and there are previous understandings of the geological structure, so they are considered one of the most certain, harmless, and economic ways of stable energy supply. Hence, a compressed air energy storage process scenario in a synthetic depleted oil reservoir has been simulated with CMG in order to investigate the feasibility and deliverability of compressed air storage and study the oxidation reaction with rock and fluid in porous media. In this scenario, at first, air was injected as cushion gas at the rate of 600 SCF/D in 1 year and 3 months, and then every year air was injected as working gas at the rate of 300 SCF/D for 5 months and produced at the same rate for 5 months and then well was shut for 2 months till the next cycle. The results of the simulation show oxygen reacts with residual oil and rock consisting minerals such as pyrite. Some of these reactions occurring in porous media lead to oxygen reduction existing in reservoir. Moreover rock mineral dissolution results to 0.05% increase in reservoir porosity. In conclusion of this study, it seems reservoir porous media provide a wide excellent medium for storing the energy.