بررسی اثر سرعت تزریق اسید بر عملکرد فرایند اسید زنی در یک مدل دو بعدی ناهمگن

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعت نفت، اهواز، ایران

چکیده

مدل‌ سازی اسید زنی در مخازن کربناته یک ابزار مناسب برای تعیین رفتار دینامیک برای طراحی عملیات اسید زنی می باشد. یک فرایند اسید زنی مناسب باید موجب ایجاد کرم­ چاله­ های عمیق و نازک با کم ترین میزان اسید مصرفی شود. در این مقاله با استفاده از مدل پیوستگی دو مقیاسی و حل معادله­ ها به روش عددی تفاضل محدود، مدل‌ سازی بهتری از فرایند اسید زنی و تشکیل کرم ­چاله­ ها به ­دست آمده است. در مدل‌سازی انجام شده از یک مدل دو بعدی با شرط شدت جریان تزریقی ثابت در ورودی و فشار ثابت در خروجی استفاده شده است و مرزهای جانبی مدل به‌صورت بسته در نظر گرفته شده است. تعداد بلوک بهینه برای بررسی استقلال از شبکه، با استفاده از رسم غلظت نرمالایز شده اسید بر حسب تعداد بلوک به دست آمده است. برای حل معادله­ های حاکم از روش تفاضل محدود با اعمال شرایط اولیه و شرایط مرزی استفاده شده است. نتیجه­ های اعتبارسنجی نشان داده است که در مدل دو بعدی همگن، جبهه‌ی حرکت اسید به طور کامل یکنواخت است و شیب تغییرهای غلظت اسید در طول نمونه کاهشی است. آنالیز حساسیت برای بررسی اثر سرعت تزریقی اسید بر روی مدل ناهمگن نشان داد که سرعت تزریق بین 33/0 تا 5/1 سانتی‌متر بر ثانیه، حجم بهینه‌ی اسید برای تزریق را مشخص کرده است. همچنین با گذشت زمان و حرکت اسید به انتهای مدل، واکنش‌ها صورت پذیرفته و موجب افزایش تخلخل و دامنه‌ی تغییرهای آن شده است. نتیجه­های این مدل قابلیت آن را برای ارزیابی کیفی رشد و نفوذ کر م­چاله­ ها به‌خوبی نشان داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Hoefner M., Fogler H.S., Pore Evolution and Channel Formation During Flow and Reaction in Porous Media, AIChE Journal, 34(1): 45-54 (1988).

[2] Panga M.K., Ziauddin M., Balakotaiah V., Modeling, Simulation and Comparison of Models for Wormhole Formation During Matrix Stimulation of Carbonates, Google Patents (2009).

[3] Hill A., Zhu D., Real-Time Monitoring of Matrix Acidizing Including the Effects of Diverting Agents, SPE Production & Facilities, 11(02): 95-101 (1996).

[4] Golfier F., Bazin B., Zarcone C., Lernormand R., Lasseux D., Quintard M., “Acidizing Carbonate Reservoirs: Numerical Modelling of Wormhole Propagation and Comparison to Experiments”, SPE European Formation Damage Conference., Society of Petroleum Engineers (2001).

[5] Daccord G., Touboul E., Lenormand R., “Carbonate Acidizing: Toward a Quantitative Model of the Wormholing Phenomenon”, SPE Production Engineering, 4(01): 63-68 (1989).

[6] Golfier F., Zarcone C., Bazin B., Lenormand R., Lasseux D., Quintrad M., On the Ability of a Darcy-Scale Model to Capture Wormhole Formation During the Dissolution of a Porous Medium, Journal of Fluid Mechanics, 457: 213-254 (2002).

[7] Panga M.K., Ziauddin M., Balakotaiah V., Two‐Scale Continuum Model for Simulation of Wormholes in Carbonate Acidization, AIChE Journal, 51(12): 3231-3248 (2005).

[8] Kalia N., Balakotaiah V., Modeling and Analysis of Wormhole Formation in Reactive Dissolution of Carbonate Rocks, Chemical Engineering Science, 62(4): 919-928 (2007).

[9] Kalia N., Balakotaiah V., Effect of Medium Heterogeneities on Reactive Dissolution of Carbonates, Chemical Engineering Science, 64(2): 376-390 (2009).

[10] Ratnakar R., Kalia N., Balakotaiah V., “Carbonate Matrix Acidizing with Gelled Acids: An Experiment-Based Modeling Study”, in SPE International Production and Operations Conference & Exhibition. Society of Petroleum Engineers (2012).

[11] Qiu XW., Zhao W., Dyer S.J., Al Dossary A., Khan S., Sultan AS., “Revisiting Reaction Kinetics and Wormholing Phenomena During Carbonate Acidising”, in IPTC 2014: International Petroleum Technology Conference. (2014).

[12] Tardy P.M.J., Lecerf B., Christanti Y., “An Experimentally Validated Wormhole Model for Self-Diverting and Conventional Acids in Carbonate Rocks under Radial Flow Conditions”, European Formation Damage Conference. Society of Petroleum Engineers (2007).

[13] Kalia N., Balakotaiah V., “Wormholing in Perforated Completions”, SPE International Symposium and Exhibiton on Formation Damage Control. Society of Petroleum Engineers (2010).

[14] Fredd C., Miller M.. “Validation of Carbonate Matrix Stimulation Models”, SPE International Symposium on Formation Damage Control, Society of Petroleum Engineers (2000).

[15] Cruz-Maya JA., Rosas-Flores JA., Godoy-Alcantar M., Jan-Roblero J., Silva FS., A Real-Time Virtual Monitoring System of the Skin Factor for Matrix Acidizing Treatments, Flow Measurement and Instrumentation, 22(5): 413-420 (2011).

[16] Buijse M.A., “Understanding Wormholing Mechanisms Can Improve Acid Treatments in Carbonate Formations”, SPE European Formation Damage Conference., Society of Petroleum Engineers (1997).

[17] Daccord G., Lenormand R., Lietard O., Chemical Dissolution of a Porous Medium by a Reactive Fluid—I. Model for the “Wormholing” Phenomenon, Chemical Engineering Science, 48(1): 169-178 (1993).

[18] Tansey, J.F., “Pore Network Modeling of Carbonate Acidization”, SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. (2014).

[19] Kamath J., Xu B., Lee S.H., Yortsos Y.C., Use of Pore Network Models to Interpret Laboratory Experiments on Vugular Rocks, Journal of Petroleum Science and Engineering, 20(3): 109-115 (1998).

[20] Fredd C.N., Fogler H.S., Influence of Transport and Reaction on Wormhole Formation
in Porous Media
, AIChE journal, 44(9): 1933-1949 (1998).

[21] Panga MK., Ziauddin M., Gandikota R., Balakotaiah V., “A New Model for Predicting Wormhole Structure and Formation in Acid Stimulation of Carbonates”, SPE International Symposium and Exhibition on Formation Damage Control, Society of Petroleum Engineers (2004).

[22] Maheshwari P., Balakotaiah V., Comparison of Carbonate HCl Acidizing Experiments with 3D Simulations, SPE Production & Operations, 28(04): 402-413 (2013).

[23] Maheshwari P., Maxey J.E., Balakotaiah V., “Simulation and Analysis of Carbonate Acidization with Gelled and Emulsified Acids”, Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference, Society of Petroleum Engineers (2014).

[24] Maheshwari P., Ratnakar R.R., Kalia N., Balakotaiah V., 3-D Simulation and Analysis of Reactive Dissolution and Wormhole Formation in Carbonate Rocks, Chemical Engineering Science, 90: 258-274 (2013).

[25] Ratnakar R.R., Kalia N., Balakotaiah V., Modeling, Analysis and Simulation of Wormhole Formation in Carbonate Rocks with in Situ Cross-Linked Acids, Chemical Engineering Science, 90: 179-199 (2013).

[26] Ghommem M., Zhao W., Dyer S., Qiu X., Brady D., Carbonate Acidizing: Modeling, Analysis, and Characterization of Wormhole Formation and Propagation, Journal of Petroleum Science and Engineering, 131: 18-33 (2015).

[27] Zhu D., Hill A.D., “Field Results Demonstrate Enhanced Matrix Acidizing Through Real-Time Monitoring”, Permian Basin Oil and Gas Recovery Conference, Society of Petroleum Engineers (1996).