بهینه‌یابی هم‌زمان فرآیند ازدیاد برداشت گاز و ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن در مخازن گاز طبیعی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

با افزایش غلظت گاز دی‌اکسیدکربن در جو کره زمین اخیراً روش‌های زودبازده کاهش انتشار این گاز مانند تزریق دی‌اکسیدکربن با مقاصد ازدیاد برداشت و ذخیره‌سازی زیرزمینی مطرح شده است. اگرچه استفاده از دی‌اکسیدکربن جهت ازدیاد برداشت نفت سابقه طولانی دارد، اما به دلیل ضریب برداشت بالای مخازن گازی و احتمال اختلاط دو گاز، تزریق این گاز در مخازن گازی به طور همه جانبه مطالعه نشده است. در این مقاله فرآیند تزریق دی‌اکسیدکربن با هدف ازدیاد برداشت گاز و ذخیره‌سازی زیرزمینی دی‌اکسیدکربن (EGR/CCS) در یکی از مخازن گازی جنوب ایران بررسی شده است. پس از انجام آنالیز حساسیت بر روی پارامترهای مختلف به روش طراحی آزمایش بهینه، پارامترهای تأثیرگذار بر فرآیند انتخاب گردیده و در پایان شرایط بهینه پارامترها با استفاده از الگوریتم ژنتیک و با در نظر گرفتن میزان سود خالص به عنوان تابع هدف محاسبه شده است. مطالعات در این مقاله نشان می‌دهد که تزریق دی‌اکسیدکربن در مخازن گازی چنانچه در شرایط بهینه (الگوی تزریق و شرایط عملیاتی مناسب و در حالت دی‌اکسیدکربن خالص) انجام گیرد، نه تنها باعث تولید مقادیر زیادی از گاز باقی‌مانده مخزن (ازدیاد برداشت گاز) می‌گردد، بلکه می‌تواند موجبات ذخیره‌سازی و جلوگیری از انتشار مقادیر عظیم این گاز گلخانه‌ای گردد. در نهایت فرآیند ازدیاد برداشت گاز/ذخیره‌سازی دی‌اکسیدکربن به علت افزایش ضریب برداشت مخزن و درآمدهای حاصل از مکانیزم توسعه پاک (CDM) و همچنین کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن، می‌تواند مزیت‌های اقتصادی و زیست محیطی فراوانی داشته باشد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Co-optimization of Enhance Gas Recovery and Carbon Dioxide Storage in Natural Gas Reservoirs

نویسندگان [English]

  • Hossein Zangene
  • Saeed Jamshidi
  • Mohammad Soltanieh
چکیده [English]

With the increase of carbon dioxide concentration in the atmosphere, the quick emission reduction methods, i.e. carbon capture and storage/enhanced hydrocarbon recovery (CCS/EHR), have been introduced in recent years. While using CO2 for enhancing the recovery of oil reservoirs has been the subject of several studies in the past decades, it has not been fully studied in the gas reservoirs, mainly because of high recovery factor of gas reservoirs and mixing of the reservoir gas and CO2. In this work, the process of carbon capture and storage/enhanced gas recovery (CCS/EGR) in one of the south Iran gas reservoirs was studied. After the sensitivity analyses of different parameters with an optimum design of experiments (DOE) method the significant parameter was selected and optimized using genetic algorithm (GA) considering the net present value (NPV) as the objective function. This study shows that in addition to the production of residual reservoir gas, injecting CO2 in the gas reservoirs under optimized conditions (appropriate injection pattern and operational condition and pure CO2 injection) results in the storage of considerable amount of CO2, and thereby preventing it from being emitted in the atmosphere. Therefore, as the gas reservoir recovery and revenues of clean development mechanism (CDM) increase, the process of CCS/EGR becomes economically and environmentally profitable
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gas Reservoirs
  • Carbon Dioxide
  • Enhance Gas Recovery
  • storage
  • Optimization
[1]. Cakici M. D., “Co-optimization of oil recovery and carbon dioxide storage”, Graduate Thesis, Stanford University, pp. 1-2 and 51-52, 2003.##

[2]. IPCC Special Report, “Carbon dioxide capture and storage”, Cambridge University Press, New York, pp. 19, 197-202 and 208, 2005.##

[3]. Gupta A., “Capacity and constraints for carbon dioxide sequestration in aquifers and depleted oil/gas reservoirs in carbonate environment”, SPE 135595, 2010.##

[4]. گروه مدیریت انرژی، ترازنامه هیدروکربنی کشور سال 1387، مؤسسه مطالعات بین‌المللی انرژی، ص 511، 1388.##

[5]. Oldenburg C. M., Bryant S. L., and Nicot J. P., “Certification framework based on effective trapping for geologic carbon sequestration”, International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 3, 2009.##

[6]. Faiz M. M., Saghafi A., Barclay S. A., Stalker L., Sherwood N. R., and Whitford D. J., “Evaluating geologica##

sequestration of CO2 in bituminous coals: The southern sydney basin”, Australia as a Natural Analogue, International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 1, 2007.##

[7]. Lu H., Lin C. K., Lin W, Liou T., Chen W., and Chang P., “A natural analogue for CO2 mineral sequestration in miocene basalt in the kuanhsi-chutung area, northwestern taiwan”, International Journal of Greenhouse Gas Control, Vol. 5, pp. 1329-1338, 2011.##

[8]. Kumar D., “Optimization of well settings to maximize residually trapped CO2 in geologic carbon sequestration”, MS Thesis, Stanford University, pp. 57-58, 2007.##

[9]. Ghomian Y., “Reservoir simulation studies for coupled CO2 sequestration and enhanced oil recovery”, PhD Thesis, The University of Texas at Austin, pp. 209-214, 2008.##

[10]. Scharf C. and Clemens T., “CO2-sequestration potential in austrian oil and gas fields”, SPE 100176, 2006.##

[11]. Mamora D. D. and Seo J. G., “Enhanced gas recovery by carbon dioxide sequestration in depleted gas reservoir”, SPE 77347, 2002.##

[12]. Al-Hashami A., Ren S. R., Tohidi B., “CO2 injection for enhanced gas recovery and geo-storage: reservoir simulation and economics”, SPE 94129, 2005.##

[13]. “Strawman document for CO2 Capture and storage (CC&S) technology roadmap”, 1st Canadian CC&S Technology Roadmap Workshop, pp. 29, 2003.##

[14]. Montgomery D. C., “Design and analysis of experiments”, John Whiley and Song Publication, 5th Edittion, pp. 2-3, 170, 249, 253, 1997.##

 [15]. Kleijnen J. P. C., “Design and analysis of simulation experiments”, Springer Publication, pp. 19-22, 52, 2008##