תפקיד הדינמיקה של זרימה רב-שלב בתהליכי התאוששות חום

מימון של Multi-phase Flow in Porous Media

דינמיקת זרימת Multi-phase היא מרכזית בביצוע של כל פעולת התאוששות שמן מוגברת (EOR) אבל הם הופכים קריטיים במיוחד בתהליכים תרמיים שבו מוזרקים חום באופן יסודי משנה תכונות נוזלים ואינטראקציות סלעיות. במאגר טיפוסי, שלבים מרובים - שומן, מים וגז - דיקור של כוח המשיכה באופן בו-זמנית.

אי-אפשרות, הנטייה של נוזל להתפשט על פני השטח הסלע, ניתן לשנות על ידי טמפרטורה.לדוגמה, מאגרים רבים הם טבעי מים-wet, אבל חימום יכול לשנות לחות כלפי מדינות שמן או מעורבות, המשפיעים על ניידות שמן.קמילארית על עקומות לחץ, המתארות את היחסים בין שלב של בידוד לבין הבדל לחץ, גם שינוי עם טמפרטורה חייב להיות משולב לתוך מאגרים לא אמין, במיוחד, אם זה הופך להיות מדדי של התפתחותי של זמן מדויק יותר של התפתחותי, אם כימות, במיוחד, אם כימות, באופן נדיר של התפתחותי של זמן קריטי של התפתחות, או ליתר דיוק, עם התפתחות של התפתחות של התפתחות של זמן, אם כן, אם כן, עם התפתחות יחסית של זמן קצר יותר של תאים קריטי של תאים של זמן קצר יותר של זמן, עם התפתחותית, עם התפתחותי משקל אחד, אם כימות, עם התפתחות של זמן קצר יותר, עם התפתחותי, עם התפתחות של זמן קצר יותר של זמן, עם התפתחותי של זמן קצר יותר של זמן קצר יותר, עם התפתחות של זמן קצר יותר מדויק של זמן, עם התפתחות של זמן, אם הוא לעתים קרובות, עם התפתחות של תאים של טיפול יעיל יותר של זמן, עם התפתחות של זמן, עם התפתחות של זמן, אם זה הוא לעתים קרובות, אם כן

יתר על כן, הזרקת נוזלים מחומם מציגה שלב חדש - צוות או גזים של בעירה חם - אינטראקציה עם מערכת רב-phase הקיימת. התנועה של השלבים האלה נשלטת לא רק על ידי כוחות מולקווס אלא גם על ידי כוח הכבידה, כוחות capillary, ודחיסה.בפרויקטים תרמיים רבים, הקיטור מוזרק מעדיף זורם דרך שכבות בעלות יכולת גבוהה, המוביל לפריצת דרך מוקדם ותופעה אנכית גבוהה יותר, כמו גם כן, כלומר, כלומר, היא תנועה מסיבית, היא יעילה יותר, כלומר, היא בעלת השפעה בסיסית יותר, היא בעלת השפעה אחורית, היא בעלת משקל, היא בעלת השפעה גבוהה יותר, היא יעילה יותר, היא מאפשרת, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, כלומר, היא יעילה יותר, היא יעילה יותר, כמו גם על ידי סוללות מסיבית, היא מאפשרת החלמה גבוהה יותר, כלומר, כלומר, היא מאפשרת החלמה גבוהה יותר, כלומר, היא מאפשרת החלמה גבוהה יותר, היא מאפשרת החלמה גבוהה יותר, על ידי סוללות קיטור, כמו גם על ידי סוללות קיטור, כלומר, על ידי סוללות מסיבית, היא מאפשרת החלמה גבוהה יותר, על ידי סוללות קיטור רחב יותר, כי היא

שיטות התאוששות מסיבית ואתגרי ה- Multi-phase Flow

טכניקות ההתאוששות הארוכותיות כבר כבר עשרות שנים, במיוחד במאגרי שמן כבדים ונפט, שבהם פתיחות הנפט גבוהה מדי להחלמה קונבנציונלית.כל שיטה מציגה חום באופן שונה, ודפוסי זרימת ה-Pphase הנובעים משתנים באופן משמעותי.

Steam Flooding (Steam Drive)

בהצפות קיטור, קיטור באיכות גבוהה מוזרק באופן מתמיד לתוך המאגר באמצעות בארות הזרקות ייעודיות. Steam הוא הרבה פחות צפופה מאשר שמן ונוזלים תושב, כך שהוא נוטה לעלות אל פסגת המבנה בשל הפרדה כבידה. כמו זרימת קיטור דרך המאגר, הוא מעביר חום אל הסלע והנוזלים, צמצום פנימת שמן וגורם שמן לנוע לעבר היצרנים.

« « Gravity Drainage (SAGD)

מפותח עבור חולות שמן שמן שמן שמן נוסף כבד, SAGD מסתמכ על כוח הכבידה כדי לנקז שמן מחומם למטה. שני אזורים אופקיים הם קידוח, אחד מעל השני Steam מוזרק לתוך העליון, יצירת תא אדים שגדל למעלה ובחוץ. heated שמן ו condensate מ ניקוז על ידי כוח הכבידה לתוך המפיק התחתון.

In-Situ Combustion (ISC)

בהבחנה כוללת הזרקת חלק משמן המאגר והזריקת אוויר או חמצן כדי לקיים חזית של חנקן, החום שנוצר מקטין את נחיתות הנפט, מחוספס שבריריות של חלקיקים קלים יותר, וסדקים רכיבים כבדים של זרימה של פחמן-phase זרימה מהירה של חום עמוק כאן הוא קיצוני: חיתוך מוליכה נעה יוצרת אזור בוער, קוגניציה, בנק (אובמטר), גוף מים חמים, וגרם, שלושה מים חמים, בנוסף לגז, מים חמים, וכדורים, זה מכבר, יש שינוי עמוק.

הזרקת מים חמים

הזרקת מים חמים היא פשוטה יותר מבחינה קונספטואלית אך יעילה פחות מאשר הזרקת קיטור.זה להימנע משינוי בשלב של קיטור, אך עדיין מפחיתה את הלכידות של שמן באמצעות העברה חמה.הזרם הרב-phase בהזרקה במים חמים הוא בעיקר שתי נקודות-phase (שמן ומים) בטמפרטורות גבוהות יותר מאשר חום או מים חמים הוא נוח יותר מאשר בתנאים קרים, שיפור יעילות, עם זאת, היעדר של שלב איטי יותר מאשר טמפרטורות צלולות, לאחר ירידה של נוזל של נוזל של נוזל של נוזל של נוזל לחפוף או חום, לעתים קרובות, לאחר ירידה יחסית, לאחר ירידה יחסית, לאחר ירידה יחסית, לאחר ירידה בינונית יותר מאשר ירידה בינונית, לאחר ירידה של נוזל אדפטיבית, לאחר ירידה של נוזל אדפטיבית, הוא לעתים קרובות יותר מאשר ירידה של נוזל חום, לאחר ירידה של חומרת משקל חם, הוא לעתים קרובות.

חשמל חימום

שיטות חימום חשמלי, כגון חימום או אינטגרטיבי או חימום אינדוקציה, מוחל במצבים שבהם הזרקת קיטור היא בלתי מעשית - למשל, באזורים דקים או באזורים permafrost. Heat מיוצר ישירות במאגר על ידי עובר זרם חשמלי דרך היווצרות או באמצעות אלמנטים חימום מקומי, התנהגות זרימה מסיבית של מים חמים, אבל ההתפלגות הטמפרטורה יכולה להיות אחידה יותר כי חימום בתוך מאגר חשמלי חום, ואפילו מתחמי חום עשוי להשפיע על חום.

מפתח מכניזם משפיע על התאוששות

ההצלחה של כל פרויקט התאוששות תרמי תלויה קומץ של מנגנוני זרימה רב-phase השולטים ישירות על עקירת שמן וטאטאף.בין החשובים ביותר הם אצבע, הפרדה כבידה, חרטה קיטור, ומלכודת שלב.

אצבע ירוקה

כאשר נוזל פחות מולקווס (למשל, קיטור או מים חמים) מקטין שמן מולקווס יותר, הממשק הופך לא יציב, ואצבעות של נוזל הפולשים חודרים לבנק הנפט.חוסר יציבות זה מקטין גורף ועוזבים שמן מעוקל מאחורי.בהחלמה תרמית, ניגודיות מולקולוסית יכולה להיות עצומה - נשיקת צבעים היא בערך 1 / 100 האצבע של שמן כבד במאגרי חום, אפילו לאחר הדליקה של חומרת, אשר עשוי להיות מצמצם את רמות של נוזל היזרקת חום.

Gravity Segregation ו-Steam Override

הבדלים בין שלבים נוזליים גורמים להפרדה כוח הכבידה: נוזלים קלים עולים, נוזלים כבדים יותר שוקעים.בשיט קיטור, קיטור העדינות באופן מועדף לאורך החלק העליון של היווצרות, מעל עמודת השמן.זהו הגורם הנפוץ ביותר של גורף אנכי גרוע במאגרים עבים.האפקט מוחריף על ידי חדות אנכית גבוהה ושיעורי הזריקה נמוכים.

Capillary טרמפינג ו-Relative Permeability Hysteresis

במהלך תהליכים תרמיים, שמן ומים יכולים להיות לכודים בגרון קטנים בשל כוחות capillary. as saturation שינויים - במיוחד במהלך רכיבה על אופניים במגירוי קיטור אופניים - יכולת פרימיטיבית יכולה להציג היסטריה, שבו התנהגות זרימה שונה בהתאם אם כיאות גדלות או ירידה.זה היסטריה יכול להפחית את היעילות של מחזורי ההזרקה הבאים.

שלב התנהגות והעברות מקבילות

הפחתת אור יכולה לרוקן את האור משמן, יצירת שלב גז שנע בנפרד.שלב גז זה יכול להפשיט רכיבים פחמימנים נוספים ו condense באזורים קרירים יותר, שינוי הרכב שמן ואת הדחיסה.האינטראקציה בין אפקטים תרמיים לבין שינויים הרכב מוסיף שכבה נוספת של מורכבות לזרם רב-phase. Equation-ofstate מודלים אשר מהווים מודל של טמפרטורות תלויות בשלב שווה נדרש כדי לדמות התנהגות כזו.

מודלים וסימפוציה של Multi-phase Thermal Flows

בהתחשב המורכבות של תהליכים רב-פיזיקה מעורבים, סימולציה מאגר חיוני להערכת פרויקטים התאוששות תרמיים. סימולטורים נומריים מודרניים (למשל, CMG STARS, סימולציה של Schlumberger של ECLIPSE Thermal, ו- Open-source חבילות כמו MRST) משלבים פתרונות משניים לזרימה נוזלית, חום, ותגובות כימיות.

האתגר העיקרי בסימולציה תרמית הוא הביקוש חישובי גבוה. כי חזיתות טמפרטורה propagate לאט בהשוואה לטראנסים לחץ, רשתות בסדרות וצעדים קטנים נדרשים ללכוד את ה ⁇ התרמית החדה.בנוסף, אי-לינימיות חזקה של המערכת, במיוחד ליד גבולות שלב, דורשות סימולציה נינוחה חזקה של חומרים משפטיים עמידים על פני טמפרטורה גבוהה.

תחום מתמשך של מחקר הוא פיתוח של מודלים מסדרים מופחתים מודלים Proxy שיכולים להאיץ סימולציה ללא איבוד פיזיקה מפתח.מודלים אלה יכולים לשמש אופטימיזציה של תחזיות עבודה כדי למצוא שיעורי הזריקה אופטימליים, איכות קיטור, וכן מיקום טוב.בנוסף, גישות מונעות נתונים מתעוררים: למידת מכונה על אלגוריתמים יכול לחזות תגובות ייצור עבור תרחישים חדשים, למרות שהם עדיין להסתמך על מודלים פיזיקה גבוהה נאמנות כדי לייצר נתונים.

לקריאה נוספת על טכניקות סימולציה, החברה של מהנדסי נפט (SPE) מספקת מאמרים טכניים רבים. 1 משאבים מומלצים הוא ה-FLT:0 OnePetro DatabaseFLT:1 שבו ניתן לחפש תנאים כגון "סימולציה של מאגרים מדרגה" או "זרימת יתר על פניית קיטור" מקור סמכותי נוסף הוא ה-FLT2U.

התקדמות במעקב ובקרה של Multi-phase Flow

ניטור בזמן אמת של זרימת multi-phase בהחלמה תרמית חיוני לביצוע התאמות תפעוליות לשיפור יעילות גורפת ולהפחית עלויות.כלי מעקב מסורתיים - יומני זמן, חיישנים לחץ, ו דגימה נוזל ייצור - לספק נתונים יקר אך מקומי יותר טכנולוגיות עדכניות מציעים תובנות שדה מלאות. לדוגמה, מבוזר טמפרטורה מופץ (DTS) באמצעות כבלים אופטיים מותקנים מותקן לאורך זמן טוב יכול ליצור פתרונות לייזרים ופרקטיקות לטווח הארוך.

היפנוזה סיסמית' של קרוס-וול יכולה לצלם שינויים בשקיקה ובטמפרטורה בין בארות, לספק תמונה תלת-ממדית של החזית התרמית.בדיקות טרקוס, שבו תרכובת כימית או רדיואקטיבית מוזרקה עם קיטור וגילוי ביצרנים, לעזור לכמת מסלולים נוזליים וזיהוי ערוץ.עם עליית האינטרנט של הדברים (IoT), המפעילים יכולים כעת לשלב זרמי נתונים מגוונים אלה לפלטפורמות קבלת החלטות בזמן אמת.

שדה מתפתח הוא השימוש בארות חכמות עם שסתום שליטה זרימה (ICVs) שיכול להסדיר את הזרם מאזורים שונים. בפרויקט תרמי, ICVs יכול לסגור שכבות שבו פריצת דרך קיטור התרחש, מה שחייב קיטור לטאטא פחות מרווחים מפוספסים.סוג זה של שליטה פעילה הוא יישום ישיר של הבנה רב-phase זרימה: אנו יודעים כי נוטה לזרימת ההתנגדות היא נמוכה יותר, כך, כך ש-F של שימוש טוב יותר ביישומים טכניים:

אפשרויות לעתיד ומחקר

הכונן לשיפור כלכלת התאוששות תרמית ולהפחית את טביעת הרגל הסביבתית דוחף מחקר במספר תחומים מבטיחים.אחד הוא השימוש בתוספים כגון קצף או חלקיקים לשלוט ניידות של השלב המוזר.לדוגמה, קצף קיטור יכול להפחית באופן דרמטי את הניידות הקיטור, דיכוי יתר ושיפור גורף אנכי.הזרם הרב-phase המורכב של קצף בתקשורת ⁇ עדיין נחקר, אבל בדיקות שדה הראו תוצאות מעודדות.

שדרה נוספת היא תהליכים היברידיים המשלבים התאוששות תרמית עם הזרקת מעצורים.תהליכים כמו הרחבת יחסי SAGD (ES-SAGD) מזרקת פחמימנים קלים יחד עם קיטור כדי לשפר את הפחתת החמצן של שמן ולצמצם יחסי קיטור-ל-to-נפט.הזרם הרב-phase בתהליכים אלה כרוך בהעברה המונית של פותרים בין שלבים והתנהגויות מורכבות.

למידת מכונה ואינטליגנציה מלאכותית מוחלים על מנת לחזות את יכולת ההיתר היחסית בטמפרטורות גבוהות מהנתונים הניסוייים המוגבלים, לייצר מודלים מורכבים של מאגר מתכונות סיסמית', ולייעל את לוחות הזמנים של ההזרקה בזמן אמת.עם זאת, מודלים אלה מונעים נתונים עדיין צריכים להיות מושרשים בפיסיקה כדי למנוע פיזור למשטרים לא פיזיים.שלב סימולציה המבוססת על פיזיקה עם מכונה (לעתים נקראה "מכונת למידה מבוססת פיזיקלסיותרפיה") היא הבטחה מתקדמת במהירות להחלמה מהירה.

שיקולים סביבתיים גם מניעים חדשנות.פחתת פליטות גזי החממה מדור קיטור היא דאגה עיקרית. מקורות אנרגיה חלופיים כגון קיטור סולארי או חימום חשמלי חור יכול להפחית את עוצמת הפחמן.הזרימה הרב-phase בטכניקות חימום לא קונבנציונליות אלה עשויים להיות שונים מזרקת קיטור קונבנציונלית (למשל, קיטור נמוך יותר או מקורות חום מבוזרים), הדורשות גישות מודלים חדשים, בנוסף, יש עניין גובר בשיטות חימום פחמן, אשר עלול להיות שונה בחנקן, אשר יכול להיות מחמצן, ולא מלוכדת, כמו גם עם זרם חמצן עשיר, ולא חנקן, כמו גם עם זרם חמצן טהור.

לבסוף, ההתקדמות בטכניקות מחשוב ביצועים גבוהים וניסוייות (כגון הדמיה מיקרו-CT של זרימה בתנאי מאגר) מספקים תובנות חסרות תקדים בפיזיקה בקנה מידה רחב של פוד.ממצאים אלה יכולים להיות בקנה מידה למודלים בקנה מידה המאגר, שיפור הכוח החיזוי שלהם. כמו משאבים חישוביים ממשיכים לגדול, סימולציות מלאות של הרכב מחדש עם מיליארדי תאים ברשת עשויות להפוך לשגרה, המאפשר אפילו מדויק יותר של אופטימיזציה תרמית של פרויקטים.

מסקנה

דינמיקת זרימת Multi-phase מטהר את כל היבט של התאוששות תרמי, מן העקירה הראשונית של שמן על ידי קיטור או מים חמים בחזית התגובה המורכבת בהחלפת קובעורה. הבנה חזקה של איך שלבים נוזל אינטראקציה - מוטבע על ידי הסתברות יחסית, כוחות capillary, כוח הכבידה, והתנהגות - חיוני לתכנון תהליכי התאוששות כי מנפחים של מיצוי פחמן תוך צמצום אנרגיה והשפעה סביבתית כמו גם על ידי פיתוח אנרגיה יעילה, כמו גם על ידי שיטות עבודה, וקידום משאבים חיוניים יותר, וקידום אנרגיה מוצק יותר, וחדשנות בתחום זה נמשך, וחדשנות תעשייתית, ופעולות מורכבות, עם פיתוח אנרגיה רב-ידי מערכת העצבים, ופעולות מחקר רב-ידי מערכת העצבים, יהיה קשה יותר, עם פיתוח, ופעולות מאתגר יותר, הוא חיוני יותר, עם פיתוח אנרגיה רב-ל, עם פיתוח אנרגיה רב-ידי כוח-ידי מערכת העצבים, ופעולות קריטי, עם שיטות עבודה, הוא חיוני כדי שיפור יעיל יותר, עם פיתוח אנרגיה רב-ידי שיטות עבודה, ופעולות קריטי, עם פיתוח רב-ידי שיטות עבודה, פיתוח רב-ידי שיטות עבודה, הוא חיוני עבור תהליכי התאוששות גבוהה יותר, הוא חיוני עבור תהליכי התאוששות גבוהה יותר, פיתוח רב-ידי שיטות עבודה, פיתוח אנרגיה רב-ידי שיטות עבודה, פיתוח רב-

(ב) לקבלת מידע סמכותי נוסף בנושא זה, הקוראים עשויים להתייעץ עם ה-FLT:0) "שיטות עשירות של שיקום הנפט הגדל" פרק בספר FLT:1Principles of Enhanced Oil RecoveryFLT:2oriph 3 (Direct), או לחקור את המסמכים האחרונים ב-FLT:4,5Journal of Science and Engineering, 7FLT 7).