عنوان پایان‌نامه
ارائه روش جدید برای اندازه گیری نفوذ پذیری مطلق در شرایط ناپایا و طراحی وساخت دستگاه مورد نظر
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت - مخازن هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54044;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 96
- تاریخ دفاع
- ۳۰ خرداد ۱۳۹۱
- دانشجو
- مصیب علی شیر
- استاد راهنما
- محمدرضا رسایی, بهزاد رستمی
- چکیده
- در علوم زمین و نفت، نفوذپذیری به توانائی یک محیط متخلخل (مانند یک سنگ) در عبور دادن سیالات اطلاق می¬شود. نفوذپذیری عاملی مهم در شناخت رفتار جریان سیال در مخازن زیر زمینی نفت و گاز، سفره‌های آب زیر زمینی و محل های دفن کردن زباله‌های رادیو اکتیو در اعماق زمین است. از این رو اندازه¬گیری دقیق و سریع مقدار نفوذپذیری محیط متخلخل، اهمیت زیادی در رشته¬های نفت، هیدرولوژی و محیط زیست دارد. روش¬های اندازه¬گیری نفوذپذیری برمبنای دو روش کلی حالت پایا و ناپایا تقسیم بندی می¬شوند. در حالت پایا با استفاده از روابط دارسی که خواص سنگ و سیال را به شدت جریان عبوری از سنگ ربط می‌‌دهد، مقدار نفوذ پذیری به دست می‌‌آید. در حالت ناپایا فشار هوا و شدت جریان عبوری از سنگ تابع زمان می¬شود. بنابراین اندازه¬گیری نفوذپذیری سنگ در این حالت دارای معادلات پیچیده¬تر نسبت به روش پایا است اما در مدت زمان کوتاه¬تر محاسبه می‌‌شود. در حالت ناپایا چندین روش برای تفسیر میزان نفوذ پذیری گاز در سنگ وجود دارد. در این پژوهش، روشی با عنوان تطبیق تاریخچه، برای اندازه¬گیری نفوذپذیری ارائه شده است. با ادغام معادله¬ی پیوستگی، معادله¬ی دارسی و معادله¬ی کلینکنبرگ، به یک معادله کلی برای جریان گاز در محیط متخلخل می¬رسیم. سپس با فرض اینکه ثابت کلینکنبرگ و مقدار نفوذپذیری معادل مایع معلوم هستند، تاریخچه¬ی زمانی تغییرات فشار در طول مغزه را شبیه¬سازی می¬کنیم. تفاوت اساسی این روش با سایر روش¬های اندازه¬گیری نفوذپذیری در شرایط ناپایا این است که علاوه بر فشار بالادست مغزه، فشار در یک نقطه در طول مغزه هم اندازه¬گیری و ثبت می¬شود. این نقطه در ارتفاع 5/2 سانتی متری از بالادست مغزه قرار دارد. اگر مقدار نفوذپذیری حدس¬زده شده درست باشد، فشار شبیه¬سازی شده در نقطه¬ی میانی در طول مغزه با فشار اندازه گیری شده در همان نقطه برابر می¬شود. در غیر این صورت، به کمک یک الگوریتم بازگشتی، این پارامترها تصحیح می شوند تا به مقادیر درست نفوذپذیری و ثابت کلینکنبرگ دست یابیم. برای توسعه¬ی این پژوهش، دستگاهی نیز طراحی و ساخته شد، که قادر است به دو روش تطبیق تاریخچه و افت فشار مقدار نفوذپذیری مطلق معادل مایع را محاسبه نماید. مزیت روش تطبیق تاریخچه در آن است که بازه¬ی اندازه¬گیری محدود به مقدار خاصی نیست و برای اندازه¬گیری نفوذپذیری در سنگ¬های بسیار سخت (عموما سنگ¬¬های مخازن گازی ایران از این جنس می باشند) مورد استفاده قرار می¬گیرد. نتایج به دست آمده نشان می¬دهد که روش تطبیق تاریخچه در اکثر نمونه¬های مغزه، در قیاس با روش افت فشار، مقدار نفوذپذیری را با اختلاف بیشتری نسبت به مقدار اندازه¬¬گیری شده درحالت پایا محاسبه می¬کند که البته این اختلاف در سنگ¬های با نفوذ کم، کم¬تر می¬شود.
- Abstract
- In Earth and petroleum Sciences, permeability refers the capability of a porous media (such as a rock) in passing a fluid. Permeability is a very important factor in understanding the flow behavior in underground petroleum and gas reservoirs, groundwater aquifers and nuclear waste landfills in deep underground. So, quick and accurate calculation of the permeability of a rock in petroleum, hydrology and environment fields is extremely important. Permeability measurement methods based on two methods; steady state and unsteady state are classified. In the first case (steady state), using Darcy equations, which relates the rock and fluid properties to the amount of fluid flow through rocks, the value of penetration, is achieved. In the second method (unsteady state), the gas pressure and the gas flow rate are functions of time. So in this case, a measurement of rock permeability equation is more complicated than the steady state but in a shorter period is calculated. There are several methods for interpreting the gas permeability of the rock in the unsteady state. In this study, a new method called history matching has been presented for measuring permeability. Using the continuity, Darcy and Klinkenberg equations, a general equation is obtained for gas flow in porous media. Assuming that the permeability at infinite pressure and Klinkenberg constant are known, the pressure profile (variable with time) can be simulated in the core. The fundamental difference between this method and others methods is that in addition to the points located in the upstream of the core, pressure at any arbitrary point along the core are also measured and recorded. This point is 2.5 cm height of upstream of core. If the guessed parameters for permeability are true, the simulated pressure at the midpoint of the core must be equal to the pressure measured at the same point. Otherwise, using a recursive algorithm, these parameters are refined to achieve the desired values for the permeability and Klinkenberg constant. To develop the study, an apparatus was designed and constructed which is able to measure absolute permeability by two methods; history matching and pressure fall off. The advantage of this method is that the measurement range is not limited to a specific value and can be used for the permeability measurement of very tight rock (Iranian gas reservoir rocks are of this type mostly). Results obtained from the experiments imply that in most core samples the history matching method in comparison to the pressure fall off method calculate the permeability with different values greater than the measured value in steady state. However this difference is lower in tight rocks.
