سایت شخصی صادق سلمانی

ولتست، یادگیری ماشین، پایتون، فرازآوری مصنوعی

سایت شخصی صادق سلمانی

ولتست، یادگیری ماشین، پایتون، فرازآوری مصنوعی

سایت شخصی صادق سلمانی

مطالبی که در این سایت نوشته می‌شود به منزله تخصص من در آن‌ها نمی‌باشد، بلکه صرفاً آغازی است در مسیری طولانی برای یادگیری بهتر و عمیق‌تر.

آخرین نظرات
  • ۱۴ آذر ۹۷، ۱۸:۰۶ - خ
    عالی
  • ۸ آذر ۹۷، ۲۰:۰۷ - محمد علی
    احسنت

۳ مطلب با کلمه‌ی کلیدی «جریان غیردارسی» ثبت شده است


مقدمه: یکی از مهمترین موضوعاتی که هر مهندس مخزنی باید بر اون تسلط داشته باشه، «موازنه مواد در مخزن» هست. اگر گرایشتون مهندسی مخزن هست حتما مطالعاتی را در این زمینه داشته باشید تا دید بهتری نسبت به مخزن پیدا کنید.


روش موازنه مواد یکی از ابزارهای پایه‌ای مهندسی مخزن برای بررسی و پیش‌بینی عملکرد مخزن است. در این روش از داده‌های تولید استفاده می‌شود.

معادلات موازنه مواد در مخازن گاز میعانی دارای کاردبردهای فراوانی هستند که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

  1. تعیین گاز درجای اولیه مخزن (Initial Gas in Place)
  2. محاسبه میزان آب ورودی به مخزن (Water Influx)
  3. برآورد فشار اولیه مخزن
  4. پیش‌بینی عملکرد و بهره‌دهی چاه‌ها
در این میان بهره‌دهی چاه در توسعه مخازن گاز میعانی با نفوذپذیری متوسط و پایین، موضوع مهمی است. اما پیش‌بینی دقیق بهره‌دهی چاه به دلیل نیاز به درک فرایندهای پیچیده‌ای که در نواحی نزدیک به چاه اتفاق می‌افتد، کار دشواری است. زمانی که فشار چاه به زیر نقطه شبنم می‌افتد یک ناحیه با اشباع بالای مایع در اطراف چاه بوجود می‌آید که موجب اختلال در جریان گاز و کاهش بهره‌دهی چاه می‌شود. ضروری است که این اثر انسداد میعانی در محاسبه بهره‌دهی چاه لحاظ شود زیرا قسمت عمده‌ای از افت فشار در چاه میعانی در نزدیکی چاه اتفاق می‌افتد.

محاسبه بهره‌دهی در مدل‌های شبیه‌سازی در مقیاس میدان نیز به دلیل نیاز به مدلسازی پدیده‌های کوپلینگ مثبت و اینرسی در ناحیه نزدیک چاه، کار سختی می‌باشد. در شبیه‌سازی کامل میدان برای محاسبه بهره‌دهی چاه میعانی سه رویکرد زیر وجود دارد:

  • استفاده از محاسبات تک‌چاهی برای برآورد ضرایب پوسته
  • ریز کردن موضعی گره‌ها (Local Grid Refinement) در مدل
  • روش‌های شبه‌فشار
دو رویکرد اول مبتنی بر شبیه‌سازی مخزن هستند اما روش‌های شبه‌فشار مبتنی بر استفاده از محاسبات موازنه مواد می‌باشند. دقیق‌ترین روش محاسبه بهره‌دهی چاه گاز میعانی شبیه‌سازی عددی ریزگره است (چه به صورت مدل‌های تک‌چاه با گره‌های ریز در اطراف چاه و چه به صورت مدل‌های کامل میدان با استفاده از ریز کردن موضعی گره‌ها در اطراف چاه). مدل ریزگره اجازه خواهد داد که اثرات سرعت‌های بالا مدلسازی شوند. امروزه اغلب شبیه‌سازی‌های تجاری گزینه‌هایی را برای به حساب آوردن اثرات جریان غیردارسی و افزایش تحرک‌پذیری در عدد موئینگی بالا دارا هستند. اگرچه شبیه‌سازی عددی برای پیش‌بینی رفتار مخزن با جزئیات و دقت بالا، مناسب است اما مواردی هم وجود دارد که مدلسازی تا این حد توجیه ندارد و محاسبات مهندسی ساده‌تر کافی و مناسب هستند.

روش‌های جدید محاسبه بهره‌دهی چاه‌های گاز میعانی:

  • روش Fevang و Whitson
  • روش Mott
  • روش Guehria
  • روش Xiao و همکاران
پی‌نوشت: خودم هم قراره که در روزهای آینده وقت بذارم و کمی در رابطه موازنه مواد در مخازن گاز میعانی مطالعه کنم؛ چون از یکی از مهندس‌های با تجربه و کاربلد مناطق نفت خیز جنوب شنیدم که هر مهندس مخزنی باید به این مبحث مسلط باشه.
۰ نظر ۲۱ خرداد ۹۵ ، ۱۹:۴۹
صادق سلمانی

برای سیستم‌های چندفازی، نفوذپذیری نسبی نقش مهمی در تعریف بهره‌دهی چاه ایفا می‌کند. رفتار جریان سیستم‌های گاز میعانی با توجه به وابستگی شدید نفوذپذیری نسبی در نزدیک چاه به سرعت و کشش سطحی، پیچیده‌تر است. پدیده‌های اینرسی منفی (Negative Inertia) و کوپلینگ مثبت (Positive Coupling) در ناحیه نزدیک چاه که در سرعت‌های بالای جریان رخ می‌دهند، بر روی بهره‌دهی چاه گاز میعانی تأثیر می‌گذارند. در ادامه اثر این پدیده‌ها بررسی می‌شود.


اثر اینرسی:

در نرخ‌های بالای تولید، علاوه بر مؤلفه نیروی ویسکوز حاضر در معادله دارسی، یک نیروی اینرسی نیز به شتاب ذرات سیال در گذر از فضاهای خالی بر جریان سیال عمل می‌کند. در دهانه چاه که سرعت بالاترین مقدار را دارد، نفوذپذیری نسبی ممکن است با اثرات جریان غیردارسی کاهش یابد. کاهش نفوذپذیری مؤثر در سرعت‌های بالا به علت اینرسی منفی (جریان غیردارسی) برای اولین بار توسط Forchhiemer معرفی شد. از معادله Forchhiemer برای مدل کردن جریان دارای سرعت بالا (غیر دارسی) استفاده می‌شود:

اثر کوپلینگ مثبت:

اثر کوپلینگ مثبت به بهبود نفوذپذیری نسبی با افزایش سرعت و یا کاهش کشش سطحی اشاره دارد. از لحاظ تئوری و تجربی ثابت شده است که اثر کوپلینگ مثبت به علت جریان همزمان فاز گاز و میعانات با باز و بسته شدن متناوب مسیر عبور گاز توسط میعانات در سطح حفره می‌باشد. میکرومدل جامی‌الاحمدی و همکاران نشان داد زمانی که برخی از حفره‌ها توسط میعانات پر شده بودند، گاز و میعانات هر دو از طریق حفره‌ها، جریان دارند. در برخی از نقاط، فاز میعانات به شکل یک پل در گلوگاه حفره‌ها در می‌آید و مسدود کننده راه جریان گاز است. در این مرحله، به نظر می‌رسد گاز در پشت پل میعانات به تدریج دچار ساخت فشار می‌شود تا زمانی که بر مقاومت در برابر جریان غلبه می‌کند و راه خود را از طریق پل مایع باز می‌کند.


تقابل اینرسی و کوپلینگ مثبت:

این دو پدیده مربوط به سرعت‌های بالا بوده و در خلاف جهت یکدیگر عمل می‌کنند. پدیده کوپلینگ مثبت تراوایی نسبی گاز و در نتیجه بهره‌دهی چاه را افزایش می‌دهد، در حالیکه پدیده اینرسی تراوایی نسبی گاز را کاهش می‌دهد و در نتیجه این پدیده تمایل دارد که بهره‌دهی چاه را کمتر کند. در واقع این دو اثر مخالف همواره در حال رقابت هستند.

کار تجربی انجام شده توسط Henderson و همکاران نشان می‌دهد که اثر اینرسی برای مغزه‌های 100 درصد اشباع شده با گاز غالب است. با این حال زمانی که میعانات شکل می‌گیرد، اثر اینرسی کاهش می‌یابد. آن‌ها نشان دادند که افزایش سرعت در اشباع بالای میعانات، نفوذپذیری نسبی گاز را به علت کوپلینگ مثبت بهبود می‌بخشد، اما برای اشباع کم میعانات، همین تغییر سرعت باعث کاهش نفوذپذیری نسبی گاز به علت اینرسی خواهد شد.


منابع:

1. کتاب "مهندسی مخازن گاز میعانی" / تالیف: دکتر وطنی، دکتر صدایی و مهندس شیدایی مهر

2. کتاب "مهندسی مخازن گاز میعانی" / تالیف: دکتر خاکسار و مهندس محمدی

۰ نظر ۲۰ خرداد ۹۵ ، ۱۴:۲۰
صادق سلمانی

وقتی میانگین مسیر آزاد (mean free path) گاز بزرگ‌تر از قطر منافذی باشد که از آن عبور می‌کند، انرژی جنبشی تصادفی گاز موجب تسریع حرکت و جنبش مولکول‌های گاز در داخل منافذ یا لغزش مولکول‌های گاز بر روی دیواره منافذ می‌شود. این لغزش (Slippage) باعث می‌شود که مولکول‌های گاز با سرعت بیشتری در جهت انتقال خود، حرکت کنند. این پدیده را اثر کلینکنبرگ (Klinkenberg Effect) می‌نامند و باعث می‌شود نفوذپذیری بدست آمده توسط گاز، بزرگ تر از نفوذپذیری مطلق نمونه باشد.

نکته: میانگین مسیر آزاد گاز با افزایش فشار کاهش می‌یابد و زمانی که گاز در فشار بی‌نهایت مایع می شود، از بین می‌رود.

نکته: میانگین مسیر آزاد گاز تابعی از سایز مولکول های گاز و همچنین دانسیته گاز می باشد.

کلینکنبرگ نشان داد که فاز سیال جریانی مورد استفاده در آزمایشات اندازه‌گیری نفوذپذیری بر نتایج آزمایشات تأثیرگذار می‌باشد، به طوریکه نفوذپذیری اندازه‌گیری شده بوسیله جریان هوا با نفوذپذیری اندازه‌گیری شده بوسیله جریان یک مایع متفاوت خواهد بود. این محقق نشان داد که نفوذپذیری اندازه‌گیری شده یک مغزه با استفاده از جریان هوا همیشه مقداری بزرگتر از نفوذپذیری اندازه‌گیری شده همان مغزه با استفاده از جریان مایع می‌باشد. کلینکنبرگ به این نتیجه رسید که این تفاوت در مقدار نفوذپذیری اندازه‌گیری شده به دلیل متفاوت بودن مقدار سرعت سیالات در دیواره‌های مجراها (خلل و فرج) می‌باشد، زیرا سرعت مایعات در نزدیکی دیواره‌های خلل و فرج ناچیز و در حد صفر ولی سرعت گازها غیرصفر می‌باشد. به عبارتی دیگر، سرعت گازها بر روی سطح دیواره‌های خلل و فرج به صورت لغزشی می‌باشد. وجود این لغزش بر روی سطوح دیواره‌های خلل و فرج موجب می‌شود که در یک اختلاف فشار مشخص و یکسان، دبی جریانی گازها بیشتر از دبی جریان مایعات گردد. کلینکنبرگ همچنین دریافت که برای یک محیط متخلخل مشخص، با افزایش فشار متوسط، نفوذپذیری اندازه‌گیری شده کاهش خواهد یافت.

با کاهش فشار متوسط >> میانگین مسیر آزاد گاز بزرگتر از قطر منافذ می شود >> لغزش گاز بر روی دیواره های خلل و فرج >> اثر کلینکنبرگ

نکته: فشار متوسط به عنوان میانگین فشار ورودی و خروجی تعریف می‌شود.

همان‌گونه که در شکل زیر نشان داده شده است، اگر نفوذپذیری اندازه‌گیری شده بوسیله جریان گاز بر حسب معکوس فشار متوسط رسم شود، یک خط راست بدست خواهد آمد. چنانچه این خط راست تا نقطه فشار متوسط بی‌نهایت امتداد داده شود، نفوذپذیری مایع یا همان نفوذپذیری مطلق حاصل خواهد شد.


کلینکنبرگ معتقد بود که شیب خط (C) تابعی از عوامل زیر است:

  • نفوذپذیری مطلق
  • نوع گازی که در آزمایشات اندازه‌گیری نفوذپذیری به کار می‌رود
  • میانگین شعاع موئینگی سنگ


اگر فشار متوسط جریان گاز یا مایع زیاد باشد:

  • جریان دارسی مشاهده می شود
  • سرعت جریان در دیواره های خلل و فرج برابر صفر است (مانند شکل زیر)
                                                     


اگر فشار متوسط جریان سیال کم باشد:
  • جریان غیردارسی مشاهده می شود
  • سرعت جریان در دیواره های خلل و فرج غیرصفر می باشد (مانند شکل زیر)

منابع: 
1-کتاب طارق احمد
2- کتاب "آزمایشگاه خواص سنگ و سیال مخزن"، نوشته احمد فریدونی، محمدتقی رضایی و مسعود فریدونی - با همکاری دکتر عباس هلالی زاده
۳ نظر ۰۹ خرداد ۹۵ ، ۲۰:۳۹
صادق سلمانی