تاثیر روش های فرازآوری مصنوعی در افزایش تولید نفت

کتاب تأثیر روش‌های فرازآوری مصنوعی در افزایش تولید نفت

امروزه یکی از مسائل مهم مورد بحث در مجامع علمی‌استفاده بهینه از منابع انرژی می‌باشد. نگاهی به کاهش ذخائر نفتی و محدود بودن آنها و نیز ارزآوری این ذخائر برای کشور، استفاده صحیح و بهینه از این ذخائر را مهم‌تر جلوه می‌دهد. از آنجا که به کمک روش‌های معمول استخراج نفت، در حدود 40 درصد نفت موجود در یک مخزن نفتی قابل استخراج می‌باشد و با توجه به حجم بسیار زیاد نفت باقی‌مانده در مخازن، بهبود بازده استخراج حتی به اندازه چند درصد، نهایتاً به استحصال مقدار قابل توجهی نفت خواهد انجامید. از این رو استفاده از فرآیندهای با بازده بالا در زمینه استخراج نفت می‌تواند به این مهم جامه عمل بپوشاند.

در تولید طبیعی، نفت و گاز به‌واسطه فشار طبیعی و جریان طبیعی سیالات از مخزن به سطح زمین می‌رسند. با افزایش میزان تولید سیالات و به‌علت افت فشار مخزن ناشی از تولید به‌ویژه در اطراف چاه، فشار مخزن به زیر فشار نقطه حباب (Bubble Point) رسیده، گاز محلول در نفت آزاد می‌شود، در نتیجه سرعت جریان نفت افزایش یافته، که باعث کاهش فشار ته چاهی (Backpressure) می‌شود. از این روش تولید تا زمانی‌که صرفه اقتصادی داشته باشد، می‌توان استفاده کرد؛ چون یک روش ارزان و ساده است. تولید طبیعی از مخزن تا زمانی‌که فشار مخزن آن‌قدر کم شود که دیگر قادر نباشد ستون نفت را به سطح برساند، ادامه دارد. اصولاً این اتفاق زمانی حادث می‌شود که فشار نفت در مخزن از فشار سر چاهی (Wellhead Pressure) ایجاد شده توسط خودش کمتر یا نزدیک به آن باشد؛ چنان‌که تولید متوقف یا غیر‌اقتصادی باشد، شاهد افزایش درصد آب تولیدی و کاهش درصد گاز تولیدی خواهیم بود، بنابراین تمامی‌این عوامل دست به دست هم داده و موجب کاهش یا حتی توقف تولید سیال از چاه به سطح زمین خواهند شد.

کلیک کنید:

مقالات معرفی کتب

کتب برتر عمومی

یکی از مفید‌ترین روش‌های موجود برای مقابله با این پدیده، این است که چاه مورد نظر را به کمک یکی از روش‌های فرازآوری مصنوعی(Artificial Lift) تکمیل نماییم. به‌طور کلی عملکرد تمامی‌روش‌های فرازآوری مصنوعی به این صورت است که مقداری انرژی به سیال و یا سیالات موجود در مخزن(چاه) می‌دهند و باعث می‌شوند که این سیالات به سطح زمین جریان پیدا کنند.

روش‌های فرازآوری مصنوعی شامل استفاده از پمپ‌ها (Pumps) و فرازآوری با گاز(Gas lift) است:

در روش اول، پمپ در ته چاه نصب شده و سیال درون ستون نفت را به سطح زمین پمپ می‌نماید؛ در روش دوم، گاز پرفشار در محل به‌خصوصی در درون ستون چاه تزریق می‌گردد. هردو روش فوق پس فشار(Back pressure) ایجاد شده در ته چاه را کاهش داده و باعث جریان یافتن سیال درون ستون چاه می‌شود.

 

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه‌ای بر روش‌های فرازآوری مصنوعی 11

آشنایی با مهندسی مخازن. 11

1- 1 مقدمه. 11

1-1- 1 پمپ میله‌ای (Sucker Rod Pump) 12

1-1-2 پمپ الکتریکی غوطه‌ور (Electrical Submersible Pump) 12

1- 1- 3 پمپ‌های درون چاهی هیدرولیکی (Subsurface HydraulicPump) 13

1- 1- 4 فرازآوری با گاز (Gas Lift) 13

1-2 چگونگی استفاده از روش های فرازآوری مصنوعی در توسعه میدان. 14

1-3 انتخاب یک روش فرازآوری مصنوعی مناسب.. 16

1-3-1 مشخصات مخزن و چاه 16

1-3-2 موقعیت چاه 21

1-3-3 مشکلات عملیاتی.. 21

1-3-4 اقتصاد. 21

 

فصل دوم: فراز‌آوری با گاز (Gas Lift). 23

2- 1 اصول اولیه سیستم فرازآوری با گاز 23

2- 1- 1 مقدمه. 23

2-1 – 2 عوامل موثر درطراحی روش فرازآوری با گاز 25

2- 1- 3 متغیرهای روش فرازآوری با گاز 26

2- 1- 4 نکاتی چند در زمینة فرازآوری با گاز 26

2- 1- 5 تجهیزات مورد نیازجهت فرازآوری با گاز 28

2- 1- 6 اصول بنیادی فرازآوری با گاز 31

2- 1- 7 منبع گاز فرازآوری.. 35

2- 1- 8 کاربردهای فرازآوری با گاز 36

2- 1- 9 روش‌های مختلف طراحی تأسیسات فرازآوری با جریان پیوسته. 36

2- 1- 10 مراحل تخلیه (Unloading) سیستم فرازآوری با گاز بصورت پیوسته. 38

2- 1- 12 مزایا و معایب فرازآوری با گاز 41

2-2 قوانین گاز طبیعی به کاربرده شده برای فرازآوری با گاز 42

2- 2-1 مقدمه. 42

2- 2-2 خواص گاز تزریقی.. 42

2- 2- 3 حجم گاز در یک مجرا (Conduit) 44

2- 2- 4 توان عملیاتی حجمی ‌یک چوک... 45

2- 2- 5 خواص گاز نیتروژن. 47

2-3 شیرهای فرازآوری با گاز 51

2-3-1 مقدمه. 51

2-3-2 مکانیک شیر(Valve Mechanics) 51

2-3-3 انواع شیرهای مورد استفاده در فرازآوری با گاز 53

جنبه‌های مثبت و منفی شیرهای IPO.. 53

جنبه مثبت.. 53

جنبه منفی.. 53

جنبه‌های مثبت و منفی شیرهای PPO.. 55

جنبه مثبت.. 55

جنبه منفی.. 55

2-3- 4 حفظ Bellows. 59

2-3-5 معادلات نیروهای بازشدگی(Opening) و بستن (Closing) شیرهای فرازآوری.. 60

فشار باز و بستن یک شیر  IPO.. 61

معادلات بازشدگی (Opening): 61

2- 4 محاسبه خصوصیات فیزیکی و روابط نیمه‌تجربی.. 62

2- 4 -1 شاخص بهره‌دهی.. 64

2-4-2 نفوذ پذیری.. 64

2-4-3 کسر حجمی‌مایع ...... 65

2-4- 4 چگالی گازها 66

2-4- 5 چگالی نفت.. 67

2-4-6 دانسیته فاز مایع. 68

2-4-7 دانسیته سیال دو فاز 68

2-4- 8 سرعت سیال. 68

2-4-9 جرم ویژه گاز آزاد و محلول. 69

2-4-10 گرانروی فاز مایع. 70

2-4- 11 گرانروی گاز 71

2-4-12 کشش سطحی.. 72

2-4 -13 رابطه دوفازی Beggs وBrill 72

2-4-14 ضریب تصحیح حجم نفت.. 76

2-4-15 اصطکاک در جریان دوفازی.. 77

2-4-16 نسبت گاز محلول در نفت.. 78

2-5 ایستگاه تقویت فشار 79

2-5-1 مقدمه. 79

2-5-2 انواع ایستگاه های تقویت فشار 80

2- 5 - 3 طراحی سیستم کمپرسور 80

2-5- 4 تجهیزات تراکم گاز فرازآوری.. 84

2- 6 مراحل بهینه‌سازی سیستم فرازآوری با گاز 104

2- 6- 1 مقدمه. 104

2-6- 2 مراحل بهینه سازی.. 106

2- 6- 3 نصب شیرهای تزریق.. 108

2- 6- 4 تعیین محل و فشار و دمای تزریق گاز 112

2- 6 - 5 تعیین تعداد، محل، فشار و دمای شیرهای تخلیه. 114

2-6-6 تعیین فاصله بین شیرهای تزریقی.. 116

 

فصل سوم: پمپ‌ها در عملیات فرازآوری مصنوعی.. 118

3- 1پمپ‌های با محفظه تصاعدی (Progressing Cavity Pump) 118

3-1- 1مقدمه. 118

3-1-2 اساس کار یک پمپ با محفظه تصاعدی.. 119

3-1-3 منبع تغذیه پمپ با محفظه تصاعدی.. 123

3-1-4 تکنولوژی جدید. 124

3-1- 5 روش انتخاب لوله مارپیچ (Drive String) 125

3-1-6 مزایا و معایب استفاده از این نوع پمپ‌ها 129

3-2 پمپ‌های میله‌ای (Rod Pumps) 130

3-2-1 مقدمه. 130

3-2-2 تجهیزات پمپاژ 130

3-2-3 میله‌مکنده ( Sucker Rod) 131

3-2-4 پمپ (Pump) 132

3-2-5 عملکرد پمپ میله‌ای.. 133

3-2-6 طراحی پمپ.. 135

3-2-7 روش دیگر طراحی پمپ.. 138

3-2-8 مزایا و معایب این پمپ‌ها 144

3- 3 پمپ‌های هیدرولیکی.. 145

3- 3-1 مقدمه. 145

3- 3-2 عملکرد پمپ‌های هیدرولیکی.. 145

3-3-3 تکنولوژی جدید. 150

3- 3-4 مزایا و معایب.. 152

3-4 پمپ‌های الکترکی غوطه‌ور)  (ESP. 153

3-4-1 مقدمه. 153

3-4-2 اجزاء تشکیل دهنده ESP و عملکرد آنها 154

3-4-3 کاربرد‌های پمپ‌های الکتریکی غوطه‌ور 161

3-4-4 چاه‌های افقی.. 163

3-4-5 ابزار ... 163

3-4-6 انتخاب پمپ اولیه. 165

3-4-7 تکنولوژی جدید. 167

3-4-8 عملکرد پمپ الکتریکی غوطه‌ور 170

3-4-9 طراحی ساده‌ای از پمپ الکتریکی غوطه‌ور 172

3-4-10 عوامل مؤثر بر کارآیی ESP. 178

3-4- 11 روش دیگر انتخاب یک پمپ ESP منا سب.. 179

3- 4- 12 مزایا و معایب استفاده از سیستم ESP. 183

واژه‌نامه تخصصی.. 185

فهرست نشانه‌ها و علایم اختصاری.. 199

منابع  203