مطالعه فرآیند همرفت در مخازن شکافدار

مخازن آهکی ایران عمدتاً ترکدار هستند. وجود این شکافها باعث پدیده ایی ویژه ایی در این مخازن م یگردد. یکی از این پدیده ها مکانیزم (همرفت/ convection) است که در اثر وجود چگالی معکوس در ناحیة نفتی انجام می پذیرد. تغییرات درجة حرارت باعمق مخزن و آزاد شدن ترکیبات سبک نفت در سطح تماس نفت و گاز دوعامل مؤثر جهت ایجاد گرادیان چگالی معکوس می باشند. از عوارض این پدیده ایجاد خواص فیزیکی نسبتاً ثابت در مخزن و کاهش فشار اشباع ناحیه ستون نفتی می باشد. تحقیقات و پژوهشهای انجام شده در ارتباط با مکانیزم همرفت با شرایط موجود در مخازن شکافدار تفاوت داشته و تئوریهای موجود با نتایج تجربی هماهنگ نمی باشد, به همین جهت مطالعة اصولی این پدیده در مخازن شکافدار و تاثیر آن بر رفتار مخزن حائز اهمیت است. مطالعه مخازن شکافدار ( بالاخص ) بیانگر وجود مکانیزم همرفت در زمان قبل و بعد از بهره برداری از مخزن است.قبل از بهره برداری از مخزن گرادیان دما وبعد از تولید و بهره برداری از مخزن علاوه بر گرادیان دما آزاد شدن گاز محلول در نفت در سطح مشترک نفت و گاز نیز باعث ایجاد گرادیان معکوس چگالی می شود؛ که این فرآیند باعث فشار اشباع نفت در ناحیه زیراشباع می گردد. در ناحیه گاززده؛گاز محلول در نفت درون شکافها و بلوکها آزادشده و به علت سبکی به کلاهک گازی انتقال می یابد، در نتیجه نفت موجود در شکافهای این ناحیه به علت از دست دادن گاز محلول سنگینتر از نفت موجود در اعماق زیرین در ناحیه زیر اشباع می گردد. این گرادیان معکوس چگالی که در آن نفت سنگین در بالای نفت سبک قراردارد یک عامل مهم جهت برهم زدن تعادل است که باعث تشکیل سلهای ( سلولهای ) همرفتی می گردد. نتیجة چنین اختلاط همرفتی انتقال نفت سنگین از طریق شکافها به سمت پائین و قرارگرفتن آن در تماس با بلوکهای حاوی نفت سبکتر است که دارای گاز حل شده بیشتری می باشند. در نتیجة این تماس؛ نفوذ ملکولی گاز از داخل بلوک به شکاف ( در فاز نفت ) صورت می گیرد. در طول فرآیند نفت داخل شکاف سبک شده و به سمت بالا می رود که با کاهش فشار گاز درون آن آزاد می شود و به کلاهک گازی می پیوندد. در این مقاله سعی شده است با ارائه یک کار آزمایشگاهی که توسط یک مدل شیشه ایی ( میکرو مدل ) طراحی شده فرآیند همرفت را مورد تجزیه و تحلیل قرارداده و در کنار این آزمایش نیز یک مدل ریاضی توسط جمع آوری و بسط مدلهای مختلف انجام شده است که تحت این مدل تمامی پارامترهای پدیدة همرفت مورد محاسبه قرارمی گیرد. در مرحلة بعد یک برنامه کامپیوتری پارامترهای مختلف پدیدة همرفت را تحت شرایط مختلف محاسبه قرارمی دهد. در مدل آزمایشگاهی، تأثیر پارامترهایی از قبیل ضخامت, بعد مخزن و همچنین سیالات را بر اندازه، سرعت و تعداد سلولهای همرفتی و نیز در برنامة کامپیوتری محاسبة پارامترهای مهم همرفت از جمله عدد ریلی، اندازة سلهای همرفتی و سرعت همرفت مورد محاسبه قرار می گیرد. نتایج آزمایشگاهی و مدل ریاضی و برنامة کامپیوتری دید خوبی را در جهت تجزیه و تحلیل پدیدة همرفت بصورت تئوری و تجربی ارائه می دهد.