عنوان پایان‌نامه
تاثیر درجه تفکیک مشخصه سازی بر مقادیر تخلخل و تراوایی با استفاده از مدل سازی در مقیاس حفره
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت - مخازن هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45022;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 77;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 935.
- تاریخ دفاع
- ۲۷ تیر ۱۳۸۹
- دانشجو
- شهرام فرهادی نیا
- استاد راهنما
- محمدرضا رسایی
- چکیده
- طراحی، اجرا و کنترل هر پروژه¬ی مهندسی نیازمند اطلاعات برای پیش¬بینی رفتار سیستم می-باشد. در گذشته داده¬های آزمایشگاهی تنها منبع اطلاعاتی محسوب می¬شدند. اما امروزه با حضور رایانه¬ها، شبیه¬سازهای عددی در کنار داده¬های آزمایشگاهی (و یا حتی به جای آن¬ها) مطرح شده¬اند. در مهندسی مخازن داده¬های آزمایشگاهی به شدت گران، زمان¬بر و پرخطا می¬باشند و از طرف دیگر شبیه ساز¬های عددی بسیار ضعیف هستند. این نقص بزرگ، در چند سال اخیر، توجه محققان زیادی را به خود جلب کرده است. این تحقیقات در دو زمینه اصلی دنبال می¬شوند. زمینه¬ی اول ایجاد ساختار عددی سنگ مخزن است که برای آن سه روش ارائه شده است: روش اول آنالیز تصاویر مقطعی ، روش دوم پویش سی تی و روش سوم شبیه¬سازی فرآیندهای زمین شناسی تشکیل سنگ می¬باشد. زمینه¬ی دوم این تحقیقات شبیه¬سازی جریان¬های یک، دو و حتی سه¬فازی در ساختار جامد ایجاد شده می باشد. روش قدیمی در این زمینه روش مدل¬سازی شبکه¬ی حفرات می¬باشد که در آن یک ساختار معادل محیط متخلخل متشکل از اشکال هندسی ساده تعریف می¬شود. روش جدیدتر که در چند سال اخیر مطرح شده¬است روش شبکه¬ای بولتزمان می¬باشد LBM . بر مبنای دینامیک ذرات استوار است و ویژ گی اصلی آن سادگی حل میدان جریان چند فازی در هندسه¬های پیچیده می باشد. به این ترتیب می¬توان تخلخل، تراوایی، ضریب سازند و خواص الاستیسیته¬ی سنگ مخزن و منحنی¬های فشار مویینه و تراوایی نسبی را محاسبه کرد و پدیده¬هایی مانند تغییر ترشوندگی و رسوب آسفالتین را در مقیاس حفره مدل کرد. این پروژه در واقع گام نخست در ساخت آزمایشگاههای مجازی مغزه (e-Core) می¬باشد. در شبیه¬سازی¬های مقیاس حفره تعیین ساختار عددی هندسه¬ی سنگ به عنوان پارامتر ورودی بوده و از اهمیت بالایی برخوردار است. به دلیل محدودیت توان محاسباتی بایستی بتوان در تعیین هندسه¬ی قطعه¬ی سنگ کمترین تعداد نقاط که در عین حال خواص پتروفیزیکی درست می¬دهد را تعیین کرد. این تحقیق نوعی بهینه¬سازی بین زمان محاسبات و دقت کمیت¬های محاسبه شده می¬باشد. نتایج تحقیق نشان می¬دهد که در محیط¬های متخلخل با بستگی بالا خواص ماکروسکوپیک بستگی چندانی به درجه¬ی تفکیک نداشته و می¬توان با حفظ دقت، صرفه جویی خوبی در زمان محاسبات داشت. در محیط¬های متخلخل تصادفی هم با روشی که ما در افزایش مقیاس به کار برده¬ایم خواص متخلخل بستگی زیادی به درجه¬ی تفکیک دارند.
- Abstract
- Designing, implementing and controlling of any engineering system needs data for prediction of the system’s behavior. In the past, experiments were the only sources of these data. But today with the presence of computers, numerical simulators have become a strong compartment to the experimental data. In reservoir engineering the experimental data are severely expensive, time consuming and erroneous and on the other side numerical simulators are extremely weak. In the last few years, this gap has been noticed by many investigators. The researches are followed in two main areas. The first area is reconstructing the numerical structure of the rock for which three methods are presented: the first is cross sectional image analysis, the second is the CT scan and the third method is simulation of the geological events that have led the to the rock formation. The second area is the simulation of single, two and even three phase flow in the digital rock. The old method in this area is pore network modeling in which the flow field is calculated in a simple structure equivalent to the porous structure. The new method which has been introduced is the Lattice Boltzmann Method. LBM is based on particle dynamics and its main characteristic is the simplicity of calculating Multicomponent Multiphase flow field in complex geometries. Using LBM one might be able to calculate porosity, permeability, formation factor, elastic properties of the rock, capillary pressure and relative permeability curves and simulation of phenomenon such as wettability alteration and asphaltene deposition will be possible at pore scale. This thesis is, in fact, the first step in making virtual core labs. The solid structure of the rock is the main input in these virtual labs and it should be reconstructed in such a way that it keeps as much details of the rock structure as possible and on the other hand it should be efficient from CPU time’s viewpoint. The results of this research show that in fractal structures with high correlation the calculated macroscopic properties are not very sensitive to degree of resolution but in random structures, with the up scaling method we employed, the calculated macroscopic properties are strongly resolution dependent.
