بررسی عملکرد مدل‌های نفوذ مولکولی فیک تعمیم یافته و ماکسول- استیفان در شبیه‌سازی بازیافت نفت از مخازن شکاف‌دار در فرآیند تزریق گاز دی اکسید کربن و متان

مکانیزم نفوذ مولکولی مکانیزم کنترل کننده در ازدیاد برداشت از مخازن شکاف‌دار با تراوایی و ارتفاع ماتریس پایین در شرایط تزریق گاز است و این در حالی است که مدل‌های مرسوم برای شبیه‌سازی عملکرد نفوذ مولکولی با محدودیت‌هایی مواجه است. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی مدل‌های مختلف نفوذ مولکولی در بازیافت نفت از مخازن شکاف‌دار حین فرآیند تزریق گاز و همچنین مقایسه با نتایج حاصل از یک نرم‌افزار تجاری است. بدین منظور مطابق مدل‌های موجود یک شبیه‌ساز پیاده‌سازی و با نتایج آزمایشگاهی معتبر اعتبارسنجی می‌گردد. سپس از شبیه‌ساز توسعه داده شده برای بررسی عملکرد دو گاز امتزاجی دی اکسید کربن و متان جهت تزریق به یک بلوک ماتریس استفاده می‌شود. دلیل تفاوت میان نتایج حاصل از مدل‌ها، استفاده از مدل ترمودینامیک برگشت‎ناپذیر در محاسبه غلظت اجزا در سطح تماس دو فاز نفت و گاز در کنار به‌کارگیری ضرایب نفوذ تنسوری و همچنین استفاده از گرادیان پتانسیل شیمیایی به‌عنوان نیروی محرکه انتقال جرم در مدل‌های فیک تعمیم یافته و ماکسول استیفان است که در مدل فیک کلاسیک این‌گونه عمل نمی‌شود. همچنین نتایج حاصل از نرم‌افزار تجاری، به سبب فرمولاسیون مشابه، نزدیک به نتایج مدل کلاسیک فیک است. علاوه‌بر این نتایج تغییرات جزء مولی متان و دی اکسید کربن و همچنین گرانروی نفت برحسب زمان در شرایط تزریق گاز مقایسه شده است. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از قانون فیک کلاسیک و یا نرم‌افزارهای تجاری برای پیش‌بینی میزان تولید نفت از مخازن شکاف‌دار در شرایطی که مکانیزم نفوذ مولکولی کنترل کننده است کافی نیست لذا لازم است از مدل‌های نفوذ فیک تعمیم یافته یا ماکسول استیفان در مدل‌سازی استفاده شود.

Investigating the Performance of Generalized Fick and MaxwellStefan Molecular Diffusion Models for Simulation of Oil Recovery from Fractured Reservoirs during CO2 and Methane Gas Injection Processes

Molecular diffusion is the controlling mechanism for oil recovery from fractured reservoirs with low permeable and low height matrixes during gas injection process. However, the application of conventional models for simulation of molecular diffusion process faces with some limitations. The main purpose of this study is to investigate the performance of different diffusion molecular models for oil recovery from fractured reservoirs during gas injection process and compare the results with a commercial simulator. Therefore, the models are introduced and implemented as a simulator, then the prepared simulator is validated by experimental data. Lastly, the developed simulator is applied for evaluation of CO2 and methane injection in one matrix block. The difference among the results of different models is based on using irreversible thermodynamic for calculating component concentration in gasoil interface, using matrix form of molecular diffusion coefficients and using chemical potential gradient as the driving force in generalized Fick and MaxwellStefan verse classical Fick. In addition, the results of commercial simulator are near classical Fick model results because of same formulation. Also, mole fraction of methane and CO2 and oil viscosity verse time are compared for gas injection. Finally, the result of this work demonstrates that using classical Fick’s law or the commercial simulator for forecasting oil recovery from fractured reservoirs when the molecular diffusion is the main mechanism is not accurate, so generalized Fick and MaxwellStefan are more efficient models.