مقدمه:
شبیه سازی ایجاد مدل ریاضی است که تا حد زیادی با مدل واقعی شباهت دارد و از این ریاضی می توان برای پیش بینی رفتار آینده مدل واقعی استفاده کرد. شاید بپرسید شبیه سازی مخازن را چرا انجام می دهیم؟
شبیه سازی مخازن را برای پیش بینی رفتار آینده مخزن در مورد اجرای سناریوهای مختلف تولید بصورت سریع و ارزان ،به منظور اجرای تکنیکهای مختلف ازدیاد برداشت انجام می دهیم. یعنی می توان براحتی سناریوهای مختلف را برای مخزن ایجاد کرد وبا توجه به نتایج حاصل ، مشخصات مخزن را به دست اورد. بنابراین می توان از بین نتایج مختلف حالت بهینه را پیدا کرد . در حالیکه اجرای یک سناریو بصورت واقعی زمان و هزینه زیادی را به همراه دارد ممکن است، سناریوی مطلوبی نباشد. در شبیه سازی مخازن، مخازن (هیدروکربوری) مدل واقعی است و برای آنکه بتوانیم از رفتار آینده مخزن شناخت پیدا کنیم باید مدلی از روی آن ایجاد کنیم که این مدل با توجه به اطلاعات مخزن واقعی شناخته شده باشد و رفتار گذشته مخزن را بتواند نشان دهد. با توجه به اطلاعات بدست آمده از بخشهای مختلف زمین شناسی، ژئو فیزیک، حفاری، آزمایش های چاه، آزمایش های مغزه، آزمایش های سیالات مخزن و تاریخچه تولید مخزن و … می توان مدلی از مخزن ایجاد کرد.
۲- شبیه سازی چیست؟
یک مدل ریاضی حالت تقریبی یک پدیده فیزیکی است که باید آن را تا حد ممکن ساده نمائیم. بطور کلی دلایل استفاده از شبیه سازی عبارتند از:
دستیابی به دید سه بعدی
پیش بینی عملکرد مخزن در سناریوهای مختلف
آگاهی از رفتار فازی سیالات مخزن
مواجه بودن با فاکتورهای زیاد در محاسبات
ارزان بودن روش
بررسی روشهای مختلف تولید وانتخاب بهترین روش EOR
بهینه سازی محل حفر چاهها، تکمیل چاهها و حفر چاههای میانی
امکان بررسی تاثیر پارامترهای مختلف
برای رسیدن به این اهداف باید اطلاعات کاملی را از وضعیت مخزن در دست داشت که از مهمترین این داده ها به موارد زیر اشاره می شود :
شکل و ابعاد مخزن، خواص سنگ مخزن و نحوه توزیع آنها در مخزن، شرایط اولیه مخزن از نظر فشار، سطوح تماس سیالات در مخزن، وضعیت سفره آبی، وجود و یا عدم وجود کلاهک گازی، تعداد و محل چاهها نام که این داده ها برای ساختن یک مدل بکار می آیند.
برای حل یک مدل ریاضی سه روش وجود دارد:
روش تحلیلی
روش عددی
روش مقایسه ای
مدلهای استفاده شده در یک برنامه شبیه سازی معمولا آن چنان پیچیده هستند که اغلب حل آنها از طریق Numerical امکان پذیر است. اگر یک مدل ریاضی در حالت شبیه سازی مورد استفاده قرار گیرد، نیاز مند به تطابق مدل با سیستم واقعی است و نتایج این مدل پیش بینی رفتارهای آینده سیستم می باشد که از آنها می توان به عنوان قاعده ای برای تصمیم گیری استفاده کرد.
یک برنامه شبیه سازی از دو قسمت واقعی و مجازی تشکیل یافته است. قسمت واقعی مخزن و قسمت مجازی یک مدل ریاضی است که بر اساس یک پدیده فیزیکی تعریف شده است و می بایست قسمت مجازی را تا جای ممکن با قسمت واقعی شبیه تر ساخت.
۳-۱- Black Oil
در این مدل فرض می شود که هیدروکربن از دو جزء نفت و گاز تشکیل شده است و ترکیب سیال هیدروکربوری در حین شبیه سازی ثابت باقی می ماند . خواص سیال تنها با فشار و فشار نقطه حباب تعیین می شوند و انتقال جرم میان دو جزء با عبارت نسبت گاز محلول به نفت توصیف می شود.
۳-۲- Compositional
در مخازن حاوی نفت سبک، ترکیب هیدروکربن هم پایه فشارها، بر خواص سیال تاثیر می گذارد و محاسبات تعادلی تبخیر آنی با استفاده از مقادیرK یا معادله حالت، برای تعیین ترکیبات فاز هیدروکربن استفاده می شوند. در این نوع مدل برای هر جزء از قبیل متان، اتان، پروپان و … موازنه ی جرم صورت می گیردو در عمل تعداد اجزا باید محدود و به صورت شبه اجزا گروه بندی شود.
بر اساس پارامترهای زمین شناسی
Single Porosity
Dual Porosity
Dual Porosity-Dual Permeability
بر اساس نوع فرایند بازیابی
Thermal
Polymer
۴- شبیه ساز Eclipse 100:
شبیه ساز Eclipse100 از مجموعه نرم افزار geoquest برای شبیه سازی مورد استفاده قرار می گیرد. این شبیه ساز ترکیبی (Compositinal Simulator) ،جهت محاسبه ی نسبت تقسیم اجزا موجود فاز نفت و گاز در مخزن از معادله حالت استفاده می کند. خصوصیات سیال در هر فاز از ترکیب درصد فشار و دما در هر بلوک شبیه سازی محاسبه می گردد.
این شبیه ساز ترکیبی از معادله حالت توام با روشهای حل اختلاف محدود برای حل معادلات استفاده می کند. در این شبیه ساز اثرات انگشتی شدن قابل ملاحظه نیست. همچنین در استفاده از این شبیه سازها به علت مشکلات پراکندگی عددی ، کنترل پراکندگی عددی از اهمیت خاصی برخوردار است. علی رغم همه این محدودیت ها پیش بینی های این شبیه ساز یکی از بهترین روش ها جهت تخمین باز یافت است.
معادلات شبیه سازی، معادلات غیر خطی بزرگی هستند که بوسیله روش حدس و خطای نیوتن و رافسون حل می گردند. روش حل شامل مراحل زیر می باشد:
محاسبه فشار جدید از معادلات موازنه جرمی کل با استفاده از اشباع و ترکیب درصد از گام زمانی قبلی.
محاسبه جریان در داخل و خارج هر سلول با استفاده از فشار جدید و ترکیب درصد اشباع قبلی که ترکیب درصد در هر سلول را می دهد.
انجام محاسبات تبخیر آنی جهت بدست آوردن ترکیب درصدها، اشباع ها، دانسیته ها و سرعتهای جدید.
شبیه ساز ترکیبی Eclipse100 همه مراحل بالا را همزمان انجام می دهد. این شبیه ساز در حالت مدل سازی پروسه تزریق امتزاجی، امتزاج پذیری را بااستفاده از زمانی که کشش سطحی بین دو فاز سیال تزریقی و نفت مخزن به صفر می رسد پیش بینی می کند. در این حالت شبیه ساز همچنان نفوذ پذیری نسبی سیال امتزاجی را مدل می نماید
شبیه ساز ترکیبی Eclipse100 که باید بیشتر از پنج یا شش معادله را همزمان حل کند، با استفاده از معادلات ضمنی کامل Fully Impilicit Technique باعث کاهش زمان محاسبات و حجم حافظه مورد نیاز کامپیوتر می گردد. همچنین این شبیه ساز از روش حل معادله توافقی Adopti
هر جز به عنوان متغیر حل مسئله استفاده شده و یک سیستم معادله ای پدید می آورد که می تواند به تعدادی معادله فشاری و بقای جرم تبدیل شود.
در ساخت مدل استاتیکی که همان مدل زمین شناسی است از ماژول Flogrid استفاده می شود. پس از ساخت مدل زمین شناسی، مدل استاتیکی ساخته شده است و برای آنکه بتوان آنرا به مدل دینامیکی تبدیل کرد از ماژول PVTi این نرم افزار استفاده می شود. شبیه سازی بهترین خواص سیال مخزن با استفاده از معادله Peng Robinson سوم انجام می گردد که در آن فاکتور حجم تصحیح شده است. از مدل استاتیکی، خواص شبیه سازی شده مخزن و جداول نفوذ پذیری نسبی به عنوان داده های ورودی ماژول Eclipse100 استفاده می گردد. با وارد کردن اطلاعات چاههای تولیدی و تزریقی به همراه اطلاعات قبلی، مدل دینامیکی مخزن ساخته شده است. در این مرحله با در نظر گرفتن فشارهای موجود، تطابق تاریخچه تولید صورت می پذیرد. بعد از تطابق تاریخچه مناسب و تزریق سیال مورد نظر، پروسه تزریق شبیه سازی شده ، افزایش بازیافت بدست می آید.
مبانی مغزه گیری