Ultrasonic Assisted Enhanced Oil Recovery Process: Numerical Analysis

Document Type : Original Research

Authors

Department of Chemical Engineering, Tarbiat Modares University

Abstract
موضوع تحقیق: یکی از روش­های نوین در فرآیندهای افزایش بازیافت نفت از مخازن هیدروکربوری، بکارگیری امواج اولتراسونیک میباشد. در این تحقیق با استفاده از امواج اولتراسونیک و اعمال آن در یک مخزن نمونه مقیاس بزرگ، به بررسی اثر آن در ازدیاد برداشت نفت به روش عددی پرداخته شده است.

روش تحقیق: در این تحقیق فرایند مدلسازی با استفاده از نرم افزار متلب انجام شده است. ابتدا با تعیین محیط متخلخل میزان افزایش فشار حاصل از موج اولتراسونیک با توجه به حل معادلات صوت ( هلمهولتز) توسط جعبه ابزار k-waves متلب بررسی شده و سپس با تعیین مخزن نمونه و حل معادلات حاکم بر مخزن میزان تغییرات فشار حاصل از جریان سیال در حضور چاه تولیدی به بررسی اثر موج اولتراسونیک در ازدیاد برداشت نفت پرداخته میشود. در نهایت با توجه به تولید تجمعی در یک زمان مشخص از چاه تولیدی و تعیین بازیافت نفت از مخزن در حضور موج، به بررسی اثر پارامترهای موقعیت مکانی چاه و فاصله آن از منبع تولید موج، زمان شروع تولید موج، شیوه­ای اعمال موج (پالسی و پیوسته)، در یک فرکانس و توان بهینه پرداخته میشود.

نتایج اصلی: با توجه به نتایج بدست آمده از مدلسازی، هرچقدر زمان شروع اعمال موج به روزهای اول تولید نزدیک­تر باشد، میزان بازیافت نفت نیز بیشتر میشود؛ به گونه ای که با شروع اعمال موج اولتراسونیک تحت توان 5 کیلووات و فرکانس 20 کیلوهرتز همزمان با تولید نفت چاه از روز اول، بازیافت نفت نسبت به بازیافت نفت در حالتی که شروع اعمال موج از روزهای پنجاه و نود باشد، به ترتیب %5/4 و %8 بیشتر شده است. بازیافت نفت درصورتی که موج در یک زمان مشخص بصورت پیوسته به مخزن اعمال شود به میزان 8/1% نسبت به حالتی که در همان زمان بصورت پالسی اعمال شود، بیشتر است .نتایج مدلسازی نشان میدهد که هرچقدر فاصله منبع تولید موج با چاه تولیدی کمتر باشد، افت فشار محدوده چاه کمتر شده و بازیافت نفت افزایش میابد. بطوری که طبق نتایج اگر منبع تولید موج در فاصله 200 فوتی از چاه تولیدی قرار گرفته باشد، نسبت به فاصله 1800 فوتی از چاه بازیافت نفت % 1/7 افزایش میابد.

Keywords

Subjects


[1] Rehman, M. M., & Meribout, M. (2012). Conventional versus electrical enhanced oil recovery: a review. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 2(4), 157–167.
[2] R. . W, “Radiation heating,” May 2005.
[3] Mohsin, M., & Meribout, M. (2015). An extended model for ultrasonic-based enhanced oil recovery with experimental validation. Ultrasonics Sonochemistry, 23, 413–423.
[4] Pérez-Arancibia, C., Godoy, E., & Durán, M. (2018). Modeling and simulation of an acoustic well stimulation method. Wave Motion, 77, 214–228.
[5] Usman, H., Joseph, A. A., & Alhaji, D. I. S. (2019). Evaluating the performance of ultrasound energy on improved oil recovery using MATLAB reservoir simulation toolbox (MRST). Journal of Petroleum and Gas Engineering, 10(4), 85–100.
[6] Yu, H., Tan, C., & Dong, F. (2020). Measurement of oil fraction in oil-water dispersed flow with swept-frequency ultrasound attenuation method. International Journal of Multiphase Flow, 133, 103444.
[7] A. D. Pierce, Acoustics. Springer International Publishing, 2019.
[8] A. Sahni, M. Kumar, R. B. Knapp, and L. Livermore, “Approved for public release; further dissemination unlimited Electromagnetic Heating Methods for Heavy Oil Reservoirs May 1, 2000.” Accessed: Fe 11, 2021. [Online]. Available: http://www.llnl.gov/tid/Library.html.
[9] Inoue, T., Nonissue, T., Sugita, K., Nakanishi, H., Tran-Cong-Miyata, Q., 2018. Size distribution and elastic properties of thermo-responsive polymer gel micro particles in suspension probed by ultrasonic spectroscopy. Ultrasonic 82, 31–38.
[10] Ibrahim Palaz, Kurt J. Marfurt,” Carbonate Seismology,” (Geophysical developments series;
no. 6). Includes bibliographical references. ISBN 978-1-56080-038-5
[11] D. G. Brown and M. F. Insana, “Acoustic scattering theories applied to biological tissues.,”
JAcoust. Soc. Am., vol. 91, no. 4, p. 2406, 1992, doi: 10.1121/1.403244.
[12] A. D. Pierce, “Mathematical Theory of Wave Propagation,” Encyclopedia of Acoustics. John Wiley & Sons, Inc., pp. 21–37, 2007, doi: 10.1002/9780470172513.ch2.