چکیده
مخازن شکاف دار طبیعی بخش قابل توجهی از ذخایر هیدروکربنی جهان را تشکیل می دهند، اما همواره با چالشی پایدار در تولید مواجه اند که با نرخ های اولیه بالای جریان، افت سریع فشار و پیشروی زودهنگام آب مشخص می شود. این چالش در مخازنی که توسط آبخوان فعال زیرین پشتیبانی می شوند تشدید می گردد؛ زیرا شکستگی های عمودی با رسانایی بالا به عنوان کانال های غیرانتخابی جریان آب عمل می کنند. این پایان نامه یک مطالعه جامع شبیه سازی عددی را با هدف بهبود بازیافت نفت در چنین سامانه هایی ارائه می دهد و عملکرد فناوری چاه افقی را در مقایسه با روش های متداول تخلیه از طریق چاه عمودی ارزیابی می کند. با استفاده از نرم افزار شبیه سازی CMG IMEX، یک مدل سه بعدی از مخزن دو تخلخلی شامل 7776 سلول شبکه ای (36 × 24 × 9) ساخته شد که نمایانگر ذخیره اولیه نفتی حدود 2054 میلیون بشکه بود. چارچوب شبیه سازی، دو راهبرد توسعه متفاوت را طی 60 سال تولید مقایسه کرد: بخش اول شامل چهار چاه عمودی در تراز ساختاری بالاتر بود، در حالی که بخش دوم از یک چاه افقی 1000 متری استفاده می کرد که به صورت راهبردی در سطح ساختاری بالاتری قرار گرفته بود تا فاصله میان چاه و سطح تماس آب و نفت افزایش یابد. نتایج، برتری فنی آشکاری را برای طراحی افقی نشان داد؛ به طوری که ضریب بازیافت نهایی در این حالت به 64 درصد رسید، در حالی که این مقدار برای بخش دارای چاه های عمودی 57 درصد بود. این افزایش 7 درصدی در بازیافت به تغییر الگوی جریان از پدیده مخروطی شدن موضعی آب در چاه های عمودی به سازوکار منظم تر جریان آب در چاه افقی نسبت داده شد. طراحی افقی همچنین موجب توزیع مؤثرتر فشار، کاهش سرعت پیشروی جبهه آب و بهبود کارایی جاروب حجمی در بلوک های ماتریس سنگ شد.
برای بهینه سازی طراحی چاه افقی، تحلیل حساسیت چندمتغیره انجام گرفت. نتایج نشان داد که طول افقی 1000 متر، پیش از رسیدن به نقطه کاهش بازده، محدوده بهینه برای تقاطع با شکستگی ها محسوب می شود. بررسی حساسیت نرخ تولید نیز نشان داد که نرخ جریان متوسط 6000 بشکه در روز، اختلاف فشار میان ماتریس سنگ و شکستگی ها را بهینه می کند، در حالی که نرخ های بالاتر (8000 بشکه در روز) منجر به تجمع جریان در شکستگی ها و تولید بیش ازحد آب می شود. علاوه بر این، مطالعه حاضر جهت گیری چاه را به عنوان یک عامل کلیدی موفقیت معرفی می کند؛ به گونه ای که قرارگیری چاه افقی عمود بر مجموعه غالب شکستگی های عمودی ضروری است، زیرا آرایش موازی باعث بازگشت چاه به رژیم جریان تحت سلطه ماتریس سنگ شده و نتایجی مشابه چاه های عمودی متداول ایجاد می کند.
این مطالعه نتیجه گیری می کند که در حضور یک آبخوان بسیار فعال، چاه های افقی صرفا مجاری با ظرفیت تولید بالا نیستند، بلکه ابزارهای حیاتی مدیریت آب به شمار می روند. فناوری چاه افقی با بهره گیری از موقعیت ساختاری سقف مخزن و زاویه بهینه، ضمن حداکثرسازی پشتیبانی فشاری ناشی از آبخوان، پیشروی آب را به طور قابل توجهی به تأخیر انداخته و راهبردی مؤثر برای توسعه پایدار مخازن شکاف دار طبیعی پیچیده ارائه می دهد.
کلمات کلیدی: مخازن شکاف دار طبیعی، بهینه سازی چاه افقی، مدل سازی دو تخلخلی، CMG IMEX، مخروطی شدن آب، آبخوان فعال زیرین، ضریب بازیافت