بررسی وابستگی پل‌مایع و اختلاف فشار دوفاز درون شکاف به خواص سنگ شکاف‌دار در سازوکار ریزش‌ثقلی

در مخازن شکاف‌دار تحت سازوکار ریزش‌ثقلی، نحوه انتقال نفت بین بلوک‌های ماتریکس مجاور، یکی از عوامل اصلی در تعیین درجه بازیافت نفت مخزن به‌شمار می‌رود. ارتباط بین بلوک‌های ماتریکس می‌تواند توسط تشکیل پل‌مایع بین دو ماتریکس مجاور رخ دهد. لذا در این مطالعه با مدل‌سازی و شبیه‌سازی در نرم‌افزار کامسول، به بررسی مشخصات پل‌مایع ایجاد شده درون شکاف پرداخته و وابستگی شکل پل‌مایع و اختلاف فشار دوفاز درون شکاف (که درحالت استاتیک نمایانگر فشار مویینگی شکاف است) به خواص‌شکاف مانند بازشدگی شکاف، تراوایی سنگ و ترشوندگی محیط بررسی می‌شود. شرایط اولیه و مرزی در مسئله به شکلی دیده می‌شود که بتواند تبادل جریان بین دو محیط ماتریکس و شکاف را به‌طور فیزیکی نشان دهد. نتایج این شبیه‌سازی نشان داد شعاع گلوگاه پل‌مایع با اندازه بازشدگی شکاف کاهش می‌یابد. این تغییر شکل پل‌مایع باعث می‌شود تا اختلاف فشار دوفاز درون شکاف هم با افزایش بازشدگی شکاف کاهش یافته و پس از یک آستانه بحرانی بازشدگی شکاف (mm 1/7) این اختلاف فشار دوفاز مقداری منفی شود. هم‌چنین، نتایج نشان داد که هر چه زاویه تماس تا میزان خنثی بیشتر باشد، پل‌مایع به شکل عمودی تر ایجاد می‌شود و منجر به  تغییراتی کمی در حدود psi 40 در مقدار اختلاف فشار دوفاز درون شکاف گردد. به‌علاوه با افزایش تراوایی سنگ و ورود بیشتر جریان درون شکاف شعاع گلوگاه پل‌مایع تشکیل شده از مقدار حدود mm 0/03 به حدود mm 0/05 افزایش یافت که با داده‌های منتشر شده آزمایشگاهی مطابقت دارد. یافته های این پژوهش می‌تواند برای درک بهتر چگونگی تغییرات ساختار پل‌مایع و تاثیر آن بر اختلاف فشار دوفاز درون شکاف که کنترل کننده فصل مشترک دوفاز است به‌کار رود.

investigating the dependency of liquid bridge and two-phase pressure difference inside fracture on fractured rock properties in gravity drainage

in fractured reservoirs under the gravity drainage, the oil transfer between adjacent matrix blocks is one of the main factors in determining the degree of oil recovery. communication between matrix blocks can occur by forming a liquid bridge between two adjacent matrices. therefore, in this study, by modeling and simulating in comsol, we investigated the characteristics of the liquid bridge formed inside the fracture and the dependency of the liquid bridge shape and the pressure difference on the fracture properties such as the fracture aperture, matrix permeability and wettability. moreover, the initial and boundary conditions in the problem are set such that it can show physically the flow exchange between the matrix and fracture in reservoir conditions. furthermore, the results of this simulation showed that the liquid bridge throat decreases with the size of the fracture aperture. in addition, this change in the liquid bridge causes the two-phase pressure difference to decrease with the increase of the fracture aperture, and after a critical value (for example, 1.7 mm), it becomes negative. also, the results showed that as the contact angle increases toward neutral wettability, the more vertically liquid bridge formed and it leads to small changes (40 psi) for two phase pressure difference inside the fracture. in addition, with the increase in rock permeability and more flow entering the fracture, the throat radius of the formed liquid bridge increased from about 0.03 mm to about 0.05 mm, which it is consistent with the published laboratory data. the findings of this research can be used for better understanding how the liquid bridge changes and its effect on the of the two-phase pressure difference, which is a controlling parameter for two phase interface inside fracture.