تحليل توليد آنتروپي و بهينه سازي دماي تزريق بخار و دبي چاه‌ها به منظور ازدياد برداشت از مخازن نفتي در فرآيند ريزش ثقلي به‌كمك بخار (SAGD)

Entropy generation analysis and optimization of steam injection temperature and well rates to enhance oil recovery from oil reservoirs in steam assisted gravity drainage process (SAGD

منابع نفت سنگين و ماسه هاي قيري حدود 70 درصد منابع نفتي جهان را در بر مي‌گيرند و مخازن نفت سنگين توانايي جبران كاهش توليد از مخازن نفتي متعارف را دارند. بهره‌برداري از منابع عظيم به علت لزجت بالاي نفت، به طور عمده با روش‌هاي ازدياد برداشت حرارتي انجام مي‌شود. هدف از فرآيند‌هاي حرارتي، كاهش لزجت نفت و در نتيجه افزايش تحرك‌پذيري آن و بهبود برداشت نفت مي‌باشد. در اين ميان روش ريزش ثقلي به كمك بخار يكي از كارآمدترين روش‌ها است. در اين روش دو چاه افقي حفر شده و از يك چاه بخار داغ تزريق شده و موجب حركت نفت به سمت چاه ديگر ميشود. بهينه سازي پارامترهاي عملياتي در طي اين فرآيند از اهميت بسزايي برخوردار است. كنترل فشار يا دبي چاه‌ها از متداولترين روشهاي ازدياد برداشت ميباشد. در اين مقاله براي نخستين بار علاوه بر دبي چاه هاي تزريق و توليد، اقدام به بهينه‌سازي دماي تزريق بخار ميشود. نشان داده شد كه براي دماي تزريق بخار نيز مقداري بهينه وجود دارد. بعلاوه براي حالات مختلف تحليل توليد آنتروپي نيز انجام شده است. براي شبيه‌سازي فرآيند ازدياد برداشت از يك نرم‌افزار تجاري استفاده شد و بهينه‌سازي پارامترهاي عملكردي با استفاده از الگوريتم جستجوي الگو انجام شده است. محاسبه توليد آنتروپي نيز براساس نتايج شبيه‌سازي عددي و با استفاده از كد محاسباتي نوشته شده صورت گرفته است. مشاهده شد كه بيشترين برداشت تجمعي نفت با كمترين ميزان توليد آنتروپي متناظر است و در نتيجه مي‌توان از توليد آنتروپي به عنوان تابع هدف مناسبي در فرآيندهاي ازدياد برداشت استفاده نمود.

Heavy oil and tar sands resources comprise about 70 percent of the world's oil reserves and this reservoirs can offset the declining production from conventional reservoirs. Thermal enhanced oil recovery (EOR) methods are employed to exploit the huge reserves of heavy oil due to their high viscosity values. Thermal processes aim to increase its mobility in order to improve its production. Among these methods, the steam-assisted gravity drainage (SAGD) is one of the most efficient techniques. In this method, two horizontal wells are drilled and hot steam is injected from a well to move oil toward the other well. Optimization of operating parameters during this process is very important. The injection rate or pressure control of wells are the most common EOR methods. In this paper for the first time, in addition to the injection rate of the injector and production wells, the steam injection temperature is also optimized. It was shown that there is an optimum amount for the temperature of injected steam. In addition entropy generation analysis was performed for different cases. To simulate the process, a commercial software was used and optimization of operating parameters is performed using the pattern search algorithm. Entropy generation calculated based on the results of numerical simulations using a computational code has been written for this case. The results show that the maximum oil production corresponds with the minimum entropy generation number and thus the entropy number can be used as an appropriate objective function in order to enhance oil recovery.