این پژوهش مطالعه ای جامع درباره امکان سنجی فنی و زیست محیطی تزریق دی اکسید کربن (CO) به عنوان راهکاری برای افزایش برداشت گاز (EGR) و ذخیره سازی کربن در مخازن گاز میعانی ارائه می دهد. میعان معکوس یکی از چالش های اصلی در این مخازن به شمار می رود؛ زیرا با کاهش فشار مخزن به کمتر از نقطه شبنم، اجزای سنگین هیدروکربنی (C-C+) به صورت فاز مایع غیرمتحرک رسوب می کنند. این پدیده که با عنوان تجمع میعانات شناخته می شود، موجب کاهش شدید تراوایی نسبی گاز و به دام افتادن هیدروکربن های باارزش شده و در نهایت زیان اقتصادی قابل توجهی ایجاد می کند.
در این مطالعه از رویکرد شبیه سازی عددی با دقت بالا استفاده شده است؛ به طوری که نرم افزار CMG WinProp برای مشخصه سازی دقیق سیال و نرم افزار CMG GEM برای مدل سازی سه بعدی ساختار مخزن به کار گرفته شدند. یک مدل سیالی 11 جزئی که با استفاده از داده های آزمایشگاهی و معادله حالت پنگ-رابینسون (PR-EOS) اعتبارسنجی شده بود، در یک شبکه 9×9×4 وارد شد تا سه سناریوی عملیاتی متفاوت طی یک دوره 39 ساله ارزیابی شوند. این سناریوها شامل تخلیه طبیعی مخزن (Case 1) به عنوان حالت پایه، تزریق زودهنگام CO (Case 2) با آغاز در سال 1986، و تزریق دیرهنگام CO (Case 3) با آغاز در سال 2015 پس از افت شدید فشار مخزن بودند.
تحلیل نتایج نشان داد که زمان بندی تزریق CO مهم ترین عامل تعیین کننده بازده نهایی بازیافت است. تزریق زودهنگام CO (Case 2) به عنوان بهترین راهبرد شناخته شد، زیرا توانست فشار مخزن را در بیشتر دوره شبیه سازی بالاتر از نقطه شبنم 3000 psi حفظ کند. این رویکرد پیشگیرانه از ورود سیستم به ناحیه پس رونده جلوگیری کرده و موجب باقی ماندن اجزای سنگین در فاز گازی با تحرک بالا شد؛ در نتیجه بیشترین نرخ بازیافت گاز و میعانات حاصل گردید. در مقابل، حالت پایه تخلیه طبیعی (Case 1) با افت سریع فشار تا حدود 600 psi همراه بود که منجر به انسداد شدید میعانات و اشباع موضعی نفت تا 19.7 درصد در نزدیکی دیواره چاه شد.
علاوه بر این، مطالعه حاضر کارایی دی اکسید کربن را به عنوان یک حلال اصلاح کننده در Case 3 تأیید می کند. تزریق CO به مخزن تخلیه شده باعث بازگشت نرخ تولید از طریق مکانیزم هایی نظیر تورم سیال، تبخیر مجدد سیالات به دام افتاده و کاهش حدود 40 درصدی ویسکوزیته نفت شد. کاهش کشش سطحی و به حرکت درآمدن میعانات غیرمتحرک موجب شد Case 3 نسبت به شرایط پایه افزایش قابل توجهی در بازیافت سیالات ایجاد کند.
فراتر از افزایش برداشت هیدروکربن، این پژوهش ظرفیت زیست محیطی مخزن را به عنوان محل ذخیره سازی کربن نیز برجسته می کند. نتایج مدل نشان می دهد که بخش قابل توجهی از CO تزریق شده، به ویژه در لایه های با تراوایی بالای 1 و 4، در مخزن به دام می افتد. این یافته ها از به کارگیری بازیافت و گردش مجدد دی اکسید کربن به عنوان یک الگوی مدیریتی پایدار حمایت می کنند؛ الگویی که از طریق فناوری جذب، استفاده و ذخیره سازی کربن (CCUS)، افزایش تولید انرژی را با اهداف جهانی کربن خنثی پیوند می دهد. در نهایت، مطالعه نتیجه گیری می کند که اگرچه تزریق زودهنگام بهترین رویکرد فنی محسوب می شود، اما تزریق CO در مراحل پایانی عمر مخزن نیز ابزاری مؤثر برای احیای مخازن بالغ گاز میعانی و افزایش عمر اقتصادی آن ها است.
کلمات کلیدی: تزریق دی اکسید کربن، مخزن گاز میعانی، افزایش برداشت گاز، میعان معکوس، جذب، استفاده و ذخیره سازی کربن، تجمع میعانات، شبیه سازی مخزن