مدل‌سازی عددی روش سیلاب‌زنی دی متیل اتر و امکان‌سنجی استفاده از این روش برای ازدیادبرداشت در شرایط یک مخزن نفت سنگین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی نفت و گاز، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

10.22078/pr.2019.3446.2578

چکیده

سیلاب‌زنی محلول دی متیل اتر در آب یکی از روش‌های نوین ازدیادبرداشت نفت است. در این روش محلول دی متیل اتر در آب به درون مخزن نفتی تزریق می‌شود. پس از تماس محلول دی متیل اتر و آب با نفت باقی‌مانده در مخزن، دی متیل اتر شروع به مهاجرت از فاز آبی به فاز نفتی می‌کند، این مهاجرت تا زمان رسیدن به تعادل ترمودینامیکی ادامه می‌یابد. انحلال دی متیل اتر در فاز نفتی سبب افزایش حجم فاز نفتی و کاهش گرانروی آن می‌گردد. مجموع این اثرها باعث ازیاد برداشت نفت در مقایسه با سیلاب‌زنی آب می‌شود. این مقاله برای اولین بار در ایران به مطالعه فرآیند سیلاب‌زنی محلول دی متیل اتر در آب و بررسی تاثیر آن بر ارتقاء ضریب بازیافت نفت سنگین می‌پردازد. بدین منظور فرآیند سیلاب‌زنی یک‌بعدی و خطی محلول دی متیل اتر و آب به‌صورت عددی و با استفاده از روش اختلاف محدود مدل‌سازی شد. براساس نتایج حاصل‌شده، سیلاب‌زنی محلول دی متیل اتر و آب در مخزن مخزن باعث افزایش میزان نفت تولیدی و کاهش مدت زمان بازیافت نفت نسبت به سیلاب‌زنی آب می‌گردد؛ به‌طوری‌که به ازای حجم تزریق برابر، سیلاب‌زنی دی متیل اتر باعث ازدیادبرداشت بیشتر به میزان 17% و تولید سریع‌تر نسبت به سیلاب‌زنی آب شده است. از سوی دیگر کاربرد این روش، سبب کنترل تولید آب نیز می‌گردد که خود عامل موثری در ارتقای عملکرد سیلاب‌زنی خواهد بود. مجموع این موارد نشان‌دهنده پتانسیل بالای کاربرد این روش نوین ازدیادبرداشت در مخازن نفت سنگین است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling DME-Water Flooding and Feasibility Study of Using this Method for Enhanced Oil Recovery in the Condition of a Heavy Oil Reservoir

نویسندگان [English]

  • Ghager Pelark
  • Mohammad Chahardowli
  • Mohammad Simjoo
Faculty of Petroleum and Natural Gas Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

DME-enhanced water flooding is considered as a novel enhanced oil recovery method. In this method, DME-rich water is injected into an oil reservoir. In addition, upon the contact of DME-rich water with trapped oil in the reservoir, DME partitions between the oleic and the aqueous phase. Due to the partitioning process DME transfers from the aqueous phase into the oleic phase until reaching a thermodynamic equilibrium. Consequently, two zones are generated in the oleic phase: 1- an interface region, which is DME-rich, and 2- the DME-free zone, which is far from the interface. The variation of DME concentration in the oleic phase causes a DME transfer from the DME-rich zone into the DME-free zone due to the molecular diffusion. The DME dissolution in the oleic phase causes an oil swelling process and thus an increase in the saturation of the oleic phase along with oil viscosity reduction. Moreover, both effects improve the oleic phase mobility leading to a more favorable oil displacement efficiency in porous media. The present work demonstrates the feasibility of application of DME-enhanced water flooding in recovery of heavy oils via a 1D modelling study. Therefore, several pieces of work were performed to achieve proper results. First, mass conservation of components was combined with the Darcy equation while using a constant partition coefficient (linear PVT model) to obtain governing fluid flow equations. Then, the system of equations was completed using auxiliary equations and equations were combined to reduce the number of independent variables. Afterwards, equations were numerically solved using a finite difference scheme to find the independent variables, i.e. pressure and saturation of the aqueous phase, and also concentration of DME in the aqueous phase. Numerical modeling results showed that the use of DME-enhanced water flooding improves oil recovery in heavy oil reservoirs. For instance, the DME-enhanced water flooding led to an additional oil recovery of 17 percent of the OIIP on top of water flooding oil recovery. Moreover, results showed the injection of DME-water into the porous media causes the formation of an oil bank and also a reduction in the water cut. Furthermore, it was shown that a part of DME can be recovered at the injection well, and this can affect the project economy positively. Finally, the results showed the potential application of DME in the recovery of heavy oil.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Enhanced Oil Recovery
  • DME
  • Modeling
  • Oil Swelling
  • Oil Viscosity Reduction
  • Molecular Diffusion
  • Water Cut Reduction

[1]. Alvarado V. and Manrique E., “Enhanced oil recovery: An update review,” Energies, Vol. 3, No. 9, pp. 1529–1575, 2010.##

[2]. Lake L. W., Johns R., Rossen B. and Pope G., “Fundamentals of enhanced oil recovery,” Society of Petroleum Engineers, 2014.##

[3]. Chahardowli M., Zholdybayeva A., Farajzadeh R. and Bruining H., “Solvent-enhanced spontaneous imbibition in fractured reservoirs,” in: Proceedings of 75th EAGE Conference & Exhibition incorporating SPE EUROPEC, 2013.##

[4]. Chahardowli M., Farajzadeh R., Masalmeh S. K., Mahani H. and Bruining H., “A Novel enhanced oil recovery technology using dimethyl ether/brine: spontaneous imbibition in sandstone and carbonate rocks,” in: SPE Annual Technical Conference and Exhibition, 2016.##

[5]. Chahardowli M., Farajzadeh R. and Bruining H., “Experimental investigation of the use of the dimethyl ether/polymer hybrid as a novel enhanced oil recovery method,” J. Ind. Eng. Chem., Vol. 38, pp. 50–60, Jun. 2016.##

[6]. Riele P. te, Parsons C., Boerrigter P., Chernetsky A., Boersma D. and Broos R., “Implementing a novel solvent-enhanced oil recovery technology - aspects of field development planning,” in: the SPE EOR Conference at Oil and Gas West Asia held in Muscat, 2016.##

[7]. Chernetsky A. et al., “A Novel enhanced oil recovery technique: experimental results and modelling workflow of the DME enhanced waterflood technology,” in: Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, 2015.##

[8]. Japan DME Forum, “DME handbook,” Japan DME Forum, 2007.##

[9]. Wilke C. R. and Chang P., “Correlation of diffusion coefficients in dilute solutions,” AIChE J., Vol. 1, No. 2, pp. 264–270, Jun. 1955.##