وب نوشته

مقدمه:

در دنیای پیچیده مهندسی نفت و گاز، شبیه‌سازی دقیق و قابل اعتماد مخازن نفتی نقشی حیاتی در بهینه‌سازی تولید، مدیریت منابع و تصمیم‌گیری‌های استراتژیک ایفا می‌کند. نرم‌افزار اکلیپس (Eclipse) به عنوان یکی از قدرتمندترین و پرکاربردترین ابزارهای شبیه‌سازی مخازن، امکان مدل‌سازی دقیق رفتار سیالات مخزن و پیش‌بینی عملکرد آن را فراهم می‌آورد. قلب تپنده هر شبیه‌سازی موفق در اکلیپس، تعریف دقیق و صحیح خواص سیال، اطلاعات فشار و اشباع است که در بخش PROPS نرم‌افزار انجام می‌شود.

این مقاله جامع و تخصصی، به بررسی عمیق و دقیق بخش PROPS در نرم‌افزار اکلیپس می‌پردازد و تمامی جنبه‌های مرتبط با خواص سیال، اطلاعات فشار و اشباع را به زبانی ساده و قابل فهم شرح می‌دهد. هدف از این راهنما، ارائه یک منبع کامل و منحصر به فرد برای مهندسان نفت و گاز، دانشجویان و محققانی است که به دنبال درک عمیق‌تر و استفاده بهینه از قابلیت‌های اکلیپس در شبیه‌سازی مخازن هستند.

چرا بخش PROPS در اکلیپس اهمیت دارد؟

بخش PROPS در اکلیپس، مسئولیت تعریف و تعیین خواص ترمودینامیکی و فیزیکی سیالات مخزن را بر عهده دارد. این خواص شامل مواردی مانند:

چگالی (Density): جرم سیال در واحد حجم

گرانروی (Viscosity): مقاومت سیال در برابر جریان

فاکتور حجمی (Formation Volume Factor): نسبت حجم سیال در شرایط مخزن به حجم آن در شرایط سطح

حلالیت گاز در نفت (Gas Solubility): میزان گازی که در نفت حل می‌شود

فشار بخار (Vapor Pressure): فشاری که در آن سیال شروع به جوشیدن می‌کند

کشش سطحی (Interfacial Tension): نیروی بین دو فاز سیال

تراکم پذیری (Compressibility): میزان تغییر حجم سیال در اثر تغییر فشار

دقت و صحت این خواص، تاثیر مستقیمی بر نتایج شبیه‌سازی دارد. اشتباه در تعریف خواص سیال می‌تواند منجر به پیش‌بینی‌های نادرست از میزان تولید، رفتار مخزن و در نهایت، تصمیم‌گیری‌های غلط در مدیریت مخزن شود.

ساختار کلی بخش PROPS در اکلیپس:

بخش PROPS در اکلیپس از چندین کلیدواژه (Keyword) تشکیل شده است که هر کدام وظیفه تعریف یک یا چند خاصیت سیال را بر عهده دارند. درک عملکرد و نحوه استفاده صحیح از این کلیدواژه‌ها، کلید موفقیت در تعریف دقیق خواص سیال است. برخی از مهم‌ترین کلیدواژه‌های بخش PROPS عبارتند از:

PVTO: برای تعریف خواص نفت سیاه (Black Oil)

PVTG: برای تعریف خواص گاز میعانی (Gas Condensate)

PVTW: برای تعریف خواص آب

ROCK: برای تعریف خواص سنگ مخزن (تراوایی و تخلخل)

SATNUM: برای تعریف نواحی مختلف اشباع در مخزن

SWOF: برای تعریف منحنی‌های تراوایی نسبی نفت و آب

SGOF: برای تعریف منحنی‌های تراوایی نسبی گاز و نفت

SGOW: برای تعریف منحنی‌های تراوایی نسبی گاز و آب

بررسی دقیق کلیدواژه‌های مهم بخش PROPS:

در این بخش، به بررسی دقیق‌تر و کاربردی‌تر برخی از مهم‌ترین کلیدواژه‌های بخش PROPS می‌پردازیم:

1. PVTO (خواص نفت سیاه):

کلیدواژه PVTO برای تعریف خواص ترمودینامیکی نفت سیاه استفاده می‌شود. نفت سیاه به نوعی از نفت خام اطلاق می‌شود که در آن، میزان گاز حل شده در نفت در شرایط مخزن، کمتر از نقطه حباب (Bubble Point Pressure) است. ساختار کلی کلیدواژه PVTO به صورت زیر است:

PVTO

TABDIMS  NTSURF NBOIL

... جدول داده‌ها ...

/

TABDIMS: تعداد سطوح فشار (Pressure Levels) و تعداد سطوح حلالیت گاز در نفت (Gas-Oil Ratio Levels) را مشخص می‌کند.

NTSURF: شماره جدول کشش سطحی را مشخص می‌کند.

NBOIL: شماره جدول خواص نفت را مشخص می‌کند.

جدول داده‌ها شامل ستون‌های زیر است:

Pressure: فشار (psia یا kPa)

Rs: حلالیت گاز در نفت (scf/stb یا m3/m3)

Bo: فاکتور حجمی نفت (bbl/stb یا m3/m3)

Viscosity: گرانروی نفت (cp)

نکات مهم در استفاده از PVTO:

مقادیر فشار باید به صورت صعودی مرتب شده باشند.

مقادیر Rs باید به صورت صعودی مرتب شده باشند.

دقت و صحت داده‌های ورودی بسیار مهم است. بهتر است از داده‌های آزمایشگاهی دقیق (مانند آزمایش PVT) استفاده شود.

در صورت عدم وجود داده‌های آزمایشگاهی، می‌توان از معادلات همبستگی (Correlations) برای تخمین خواص نفت استفاده کرد.

2. PVTG (خواص گاز میعانی):

کلیدواژه PVTG برای تعریف خواص ترمودینامیکی گاز میعانی استفاده می‌شود. گاز میعانی به نوعی از گاز طبیعی اطلاق می‌شود که در آن، در شرایط مخزن به صورت گاز است، اما در شرایط سطح، بخشی از آن به صورت مایع (میعانات گازی) در می‌آید. ساختار کلی کلیدواژه PVTG به صورت زیر است:

PVTG

TABDIMS  NTSURF NCOND

... جدول داده‌ها ...

/

TABDIMS: تعداد سطوح فشار و تعداد سطوح ترکیب درصد میعانات گازی را مشخص می‌کند.

NTSURF: شماره جدول کشش سطحی را مشخص می‌کند.

NCOND: شماره جدول خواص میعانات گازی را مشخص می‌کند.

جدول داده‌ها شامل ستون‌های زیر است:

Pressure: فشار (psia یا kPa)

Yg: فاکتور انحراف گاز (Gas Deviation Factor)

Bg: فاکتور حجمی گاز (bbl/scf یا m3/m3)

Viscosity: گرانروی گاز (cp)

نکات مهم در استفاده از PVTG:

مقادیر فشار باید به صورت صعودی مرتب شده باشند.

دقت و صحت داده‌های ورودی بسیار مهم است. بهتر است از داده‌های آزمایشگاهی دقیق (مانند آزمایش PVT) استفاده شود.

در صورت عدم وجود داده‌های آزمایشگاهی، می‌توان از معادلات همبستگی (Correlations) برای تخمین خواص گاز استفاده کرد.

3. PVTW (خواص آب):

کلیدواژه PVTW برای تعریف خواص ترمودینامیکی آب مخزن استفاده می‌شود. ساختار کلی کلیدواژه PVTW به صورت زیر است:

PVTW

PRESSURE  BW  VISW  COMPW  WATDEN  FVFPRES

... جدول داده‌ها ...

/

PRESSURE: فشار (psia یا kPa)

BW: فاکتور حجمی آب (bbl/stb یا m3/m3)

VISW: گرانروی آب (cp)

COMPW: تراکم پذیری آب (1/psia یا 1/kPa)

WATDEN: چگالی آب (lb/ft3 یا kg/m3)

FVFPRES: فشار مرجع برای فاکتور حجمی آب (psia یا kPa)

نکات مهم در استفاده از PVTW:

مقادیر فشار باید به صورت صعودی مرتب شده باشند.

دقت و صحت داده‌های ورودی بسیار مهم است.

در صورت عدم وجود داده‌های آزمایشگاهی، می‌توان از معادلات همبستگی (Correlations) برای تخمین خواص آب استفاده کرد.

4. ROCK (خواص سنگ مخزن):

کلیدواژه ROCK برای تعریف خواص سنگ مخزن، به ویژه تراوایی (Permeability) و تخلخل (Porosity) استفاده می‌شود. ساختار کلی کلیدواژه ROCK به صورت زیر است:

ROCK

... جدول داده‌ها ...

/

جدول داده‌ها شامل ستون‌های زیر است:

Porosity: تخلخل (fraction)

Permeability: تراوایی (md)

Compressibility: تراکم پذیری سنگ (1/psia یا 1/kPa)

Pore Volume Compressibility: تراکم پذیری حجم حفره (1/psia یا 1/kPa)

نکات مهم در استفاده از ROCK:

دقت و صحت داده‌های ورودی بسیار مهم است. بهتر است از داده‌های آزمایشگاهی دقیق (مانند آزمایش مغزه) استفاده شود.

تراوایی و تخلخل می‌توانند به صورت تابعی از فشار تعریف شوند.

5. SATNUM (نواحی اشباع):

کلیدواژه SATNUM برای تعریف نواحی مختلف اشباع در مخزن استفاده می‌شود. این کلیدواژه به شما امکان می‌دهد تا منحنی‌های تراوایی نسبی (Relative Permeability Curves) مختلفی را به نواحی مختلف مخزن اختصاص دهید. ساختار کلی کلیدواژه SATNUM به صورت زیر است:

SATNUM

... جدول داده‌ها ...

/

جدول داده‌ها شامل شماره ناحیه اشباع برای هر سلول مخزن است.

6. SWOF (منحنی‌های تراوایی نسبی نفت و آب):

کلیدواژه SWOF برای تعریف منحنی‌های تراوایی نسبی نفت و آب استفاده می‌شود. منحنی‌های تراوایی نسبی، رابطه بین اشباع آب (Water Saturation) و تراوایی نسبی نفت (Relative Permeability to Oil) و تراوایی نسبی آب (Relative Permeability to Water) را نشان می‌دهند. ساختار کلی کلیدواژه SWOF به صورت زیر است:

SWOF

TABNUM

... جدول داده‌ها ...

/

TABNUM: شماره جدول منحنی‌های تراوایی نسبی را مشخص می‌کند.

جدول داده‌ها شامل ستون‌های زیر است:

Sw: اشباع آب (fraction)

Kro: تراوایی نسبی نفت (fraction)

Krw: تراوایی نسبی آب (fraction)

Pc: فشار مویینگی (psia یا kPa)

نکات مهم در استفاده از SWOF:

اشباع آب باید به صورت صعودی مرتب شده باشد.

دقت و صحت داده‌های ورودی بسیار مهم است. بهتر است از داده‌های آزمایشگاهی دقیق (مانند آزمایش هسته) استفاده شود.

فشار مویینگی (Capillary Pressure) می‌تواند نقش مهمی در شبیه‌سازی مخازن شکاف‌دار (Fractured Reservoirs) ایفا کند.

7. SGOF (منحنی‌های تراوایی نسبی گاز و نفت):

کلیدواژه SGOF برای تعریف منحنی‌های تراوایی نسبی گاز و نفت استفاده می‌شود. ساختار کلی کلیدواژه SGOF مشابه SWOF است.

8. SGOW (منحنی‌های تراوایی نسبی گاز و آب):

کلیدواژه SGOW برای تعریف منحنی‌های تراوایی نسبی گاز و آب استفاده می‌شود. ساختار کلی کلیدواژه SGOW مشابه SWOF است.

روش‌های تعیین خواص سیال:

تعیین دقیق خواص سیال، یکی از مهم‌ترین مراحل در شبیه‌سازی مخازن است. روش‌های مختلفی برای تعیین خواص سیال وجود دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

آزمایش‌های PVT (Pressure-Volume-Temperature): این آزمایش‌ها، دقیق‌ترین روش برای تعیین خواص سیال هستند. در این آزمایش‌ها، نمونه‌ای از سیال مخزن در شرایط مختلف فشار و دما قرار داده می‌شود و خواص آن اندازه‌گیری می‌شود.

معادلات همبستگی (Correlations): در صورت عدم دسترسی به داده‌های آزمایشگاهی، می‌توان از معادلات همبستگی برای تخمین خواص سیال استفاده کرد. این معادلات بر اساس داده‌های تجربی و آماری توسعه یافته‌اند و می‌توانند تخمین نسبتاً دقیقی از خواص سیال ارائه دهند.

مدل‌های ترمودینامیکی (Equation of State): مدل‌های ترمودینامیکی مانند Peng-Robinson و Soave-Redlich-Kwong، می‌توانند برای محاسبه خواص سیال در شرایط مختلف فشار و دما استفاده شوند. این مدل‌ها بر اساس قوانین ترمودینامیک بنا شده‌اند و می‌توانند تخمین دقیقی از خواص سیال ارائه دهند.

نکات کلیدی در تعریف خواص سیال در اکلیپس:

دقت و صحت داده‌های ورودی: دقت و صحت داده‌های ورودی، تاثیر مستقیمی بر نتایج شبیه‌سازی دارد.

انتخاب روش مناسب برای تعیین خواص سیال: انتخاب روش مناسب برای تعیین خواص سیال، بستگی به نوع سیال، شرایط مخزن و دسترسی به داده‌های آزمایشگاهی دارد.

اعتبارسنجی (Validation) داده‌ها: پس از تعریف خواص سیال، باید داده‌ها را اعتبارسنجی کرد تا از صحت و سازگاری آن‌ها اطمینان حاصل شود.

استفاده از واحدهای صحیح: اطمینان حاصل کنید که از واحدهای صحیح برای وارد کردن داده‌ها استفاده می‌کنید.

در نظر گرفتن اثرات دما و فشار: خواص سیال به شدت تحت تاثیر دما و فشار قرار می‌گیرند. بنابراین، باید اثرات این عوامل را در نظر گرفت.

استفاده از داده‌های تاریخی: در صورت وجود داده‌های تاریخی از عملکرد مخزن، می‌توان از این داده‌ها برای کالیبره کردن مدل شبیه‌سازی و بهبود دقت آن استفاده کرد.

برای تهیه  آموزش شبیه‌سازی مخازن نفت و گاز با نرم‌افزار اکلیپس (Eclipse Workshop) - مقدماتی به سایت آکادمی نیک درس مراجعه کنید.

نتیجه‌گیری:

بخش PROPS در نرم‌افزار اکلیپس، نقش حیاتی در شبیه‌سازی دقیق و قابل اعتماد مخازن نفتی ایفا می‌کند. تعریف دقیق و صحیح خواص سیال، اطلاعات فشار و اشباع، کلید موفقیت در شبیه‌سازی مخازن است. این مقاله جامع و تخصصی، به بررسی عمیق و دقیق بخش PROPS در نرم‌افزار اکلیپس پرداخت و تمامی جنبه‌های مرتبط با خواص سیال، اطلاعات فشار و اشباع را به زبانی ساده و قابل فهم شرح داد. امیدواریم این راهنما، منبع مفیدی برای مهندسان نفت و گاز، دانشجویان و محققانی باشد که به دنبال درک عمیق‌تر و استفاده بهینه از قابلیت‌های اکلیپس در شبیه‌سازی مخازن هستند.

اگر این مقاله برای شما مفید بود، لطفاً آن را با همکاران و دوستان خود به اشتراک بگذارید. همچنین، اگر سوالی دارید یا نیاز به راهنمایی بیشتری دارید، می‌توانید در بخش نظرات زیر این مقاله مطرح کنید. ما خوشحال خواهیم شد که به شما کمک کنیم.