عنوان پایان‌نامه
تاثیر انحلال کربن دی اکسید در محصولات اسید کاری بر دقت مدل های پیش بینی کننده رشد اسید در سنگ های کربناته
- رشته تحصیلی
- مهندسی حفاری و بهره برداری نفت
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 140;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 59440;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1310.
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- محمد الله قلی
- استاد راهنما
- علی نخعی
- چکیده
- یکی از متداولترین و موثرترین راه‌ها برای افزایش نفوذ پذیری و کاهش آسیب وارده به اطراف چاه اسیدکاری ماتریکسی و شکاف‌دار کردن مخزن توسط اسید می‌باشد. در مخازن کربناته تزریق اسید باعث بوجود آمدن مارپیچ می‌شود. اندازه و فرم بهینه‌ی این حفره‌ها، عمق نفوذ اسید، مقدار اسید مورد نیاز و تغییر ضریب پوسته که توسط مدل های پیش بینی رشد اسید در سنگ پیش‌بینی می‌شوند به پارامترهای مختلفی از جمله ویژگی های مخزن و شرایط عملیاتی بستگی دارد. پیش‌بینی و مهیا کردن شرایط و فاکتورهای موثر برای دست یابی به مقدار بهینه اسیدکاری در این مدل ها، توسط روش‌هایی انجام می‌شود که به کمک معادلات فشار، سرعت و انتقال جرم در بلوک‌های بسیار کوچک و پیوسته تغییر غلظت اسید را به تغییر تخلخل و افزایش تراوایی مرتبط می سازند. این در حالی است که این مدل و روش‌ها تمامی فاکتورهای دخیل در فرآیند اسیدکاری را به صورت کامل لحاظ نمی‌کنند. از این رو نتایج بدست آمده کمی با مقدار دقیق آن تفاوت دارند. یکی از این فاکتورها حضور گاز کربن‌دی‌اکسید است که هنگام واکنش اسید با مخزن آزاد شده و ابتدا به صورت محلول در سیستم هیدروکلریک اسید، کلسیم کلرید و آب قرار می‌گیرد. با افزایش مقدار این گاز تولیدی ممکن است این گاز از فاز محلول درآمده و به صورت یک فاز جداگانه قرار بگیرد. در این صورت باید تمامی معادلات سرعت، فشار، انتقال جرم و غلظت که تاکنون برای یک فاز محلول استفاده می‌شد به صورت دوفازی نوشته شوند. اگرچه هیدروکلریک اسید یک اسید قوی است و فرض محلول بودن یا نبودن کربن دی اکسید در طی واکنش اسید با سنگ تاثیری بر قدرت تفکیک این اسید ندارد، اما پر واضح است که اشباع شدن محلول اسید و محصولات از کربن دی اکسید و تشکیل یک فاز جداگانه کربن دی اکسید تاثیر قابلی بر معادلاتی دارد که فرایند اسید کاری را با فرض هایی از قبیل تک¬فازی بودن سیستم و ثابت ماندن چگالی و غیره مدل می کنند اطلاع کلی از وضعیت انحلال کربن دی اکسید در محلول اسید و محصولات ، نیازمند یک مدل ترمودینامیکی می باشد که فارغ از نوع نمک و اسید بتواند حد اکثر انحلال کربن دی اکسید را در این محلول ها محاسبه کند. برای دست یابی به این مدل ترمودینامیکی ابتدا باید صحت این مدل برای اسید مصرف شده (محلول آب-کلسیم کلرید وکربن دی اکسید) بررسی شود و در گام بعدی اسید نیز به این سیستم اضافی شود. هدف از انجام این طرح در ابتدا بررسی آزمایشگاهی میزان حلالیت کربن‌دی‌اکسید در محلول کلسیم‌کلرید و آب تحت دما، فشار و غلظت‌های مختلف می‌باشد. سپس در ادامه سعی بر این است از داده‌های آزمایشگاهی بدست‌آمده یک مدل ریاضی استخراج شود که بتواند انحلال پذیری کربن دی اکسید را در بازه های فشار-دما و غلظت آزمایش محاسبه کند .در ادامه داده¬های آزمایشگاهی و مدل ریاضی با داده‌های حاصل از بهترین مدل‌ترمودینامیکی موجود جهت پیش‌بینی میزان انحلال کربن‌دی‌اکسید در بازه های مختلف مقایسه خواهند شد تا در صورت لزوم ،این مدل ترمودینامیکی حدالامکان اصلاح شوند و پیش‌بینی مناسب‌تری برای انحلال کربن‌دی‌اکسید در سیستم ، کلسیم کلرید و آب داشته باشد. از این مدل جدید میتوان در روش های شبیه سازی اسیدکاری در سنگ های کربناته استفاده کرد و دقت این شبیه سازی را بالا برد.
- Abstract
- Matrix acidizing and reservoir fracturing by acid is one of the most effective ways to increase permeability and reduce damage to the wellbore. Acid injection in carbonate reservoirs is caused helix (Wormhole). Optimal size and shape of the hole, penetration of acid, the amount of acid required and the scaling factor changes, which are predicted by the predictive models of the acid growth, depend on various parameters such as reservoir characteristics and operational conditions. To achieve the optimum amount of acid in this model, predicting and providing the conditions and effective factors are performed by procedures, which relate the acid concentration changes to porosity decrease and permeability increase, using equations of pressure, velocity and mass transfer in small and continuous blocks. However, these models and methods do not consider all the factors involved in acidizing, so the results differ slightly from the exact values. One of these factors is presence of CO2 (Carbon Dioxide) gas, released by reaction between acid and rock, and initially dissolved in hydrochloric acid, calcium chloride and water. If the amount of this produced gas increased, the gas will be placed into a separate phase and all the equations of velocity, pressure, mass transfer and concentration which has been used as a single phase should be written as a biphasic. Although hydrochloric acid (HCl) is a strong acid and the assumption that carbon dioxide (CO2) whether be or not a solution in the reaction between acid and rock does not affect the acid resolution, but It is clear that saturation of acid solution and productions by CO2 and formation of a separate carbon dioxide phase, has a significant impact on the equations that model the acidizing process with assumptions such as constant density and one–phase system. To have general information about the status of carbon dioxide dissolved in the acid solution and products, whether in the organic acids resulting two-phase solution and the reaction proceeds or in the strong acids resulting only two-phase solution, a thermodynamic model is required to calculate the maximum solubility of carbon dioxide in these solutions, regardless of the type of salt and acid. To achieve this thermodynamic model, first you need to check the validity of this model for used acid (solution of water, calcium chloride and carbon dioxide), and the next step acid should be added to the system. The aim of this project was initially experimental study of solubility of carbon dioxide in solution of water and calcium chloride under different pressure, temperature and concentrations. Then, we extract a mathematical model from experimental data that can measure solubility of carbon dioxide in the experimental ranges of pressure, temperature and concentration. More, the experimental data and mathematical models with data from Douan-Sun thermodynamic models will be compared to predict the carbon dioxide dissolution rate in the various intervals, and if there are differences, this thermodynamic model will be modified as possible to have a better prediction for dissolution of carbon dioxide in calcium chloride and water system. This models will be useful in the acidizing simulation.
