تخمين ميزان شاخص چاه‌ برداشت نفت در مخازن هيدروكربني به كمك ديناميك سيالات محاسباتي

An Approximation of Oil Production Well Index in Hydrocarbon Reservoirs Using Computational Fluid Dynamics

در كار حاضر، جريان سيال درون يك بلوك از مخزن هيدروكربني و جريان سيال درون حفره چاه برداشت حفاري شده در اين بلوك مخزن به صورت سه بعدي شبيه‌سازي شده است. براي اين منظور، جريان سيال تك فاز تراكم‌ناپذير درون مخزن هيدروكربني بر مبناي قانون دارسي (جريان درون محيط متخلخل) و جريان سيال درون حفره چاه بر مبناي معادله ناوير-استوكس (جريان آزاد) به صورت همزمان حل شده است. اثرات مربوط به شرايط مرزي اعمال شده روي وجوه بلوك مخزن، ميزان خارج از مركز بودن محل حفاري چاه عمودي درون بلوك مخزن و تراوايي مطلق سنگ مخزن روي رفتار جريان سيال بررسي شده است. در هر مورد، مقدار شاخص چاه به صورت عددي و با استفاده از توزيع فشار و سرعت جريان سيال درون بلوك مخزن و فشار سيال در حفره چاه تخمين زده شده و با مقادير تحليلي مقايسه شده است. نتايج عددي نشان مي‌دهد كه علاوه بر مشخصات هندسي چاه و بلوك مخزن و جنس سنگ مخزن، نوع شرط مرزي اعمال شده روي وجوه بلوك، ميزان خارج از مركز بودن محل حفاري چاه روي شعاع موثر چاه و همچنين شاخص چاه تاثيرگذار هستند.

In the present work, the three dimensional fluid flow inside a hydrocarbon reservoir block along with the fluid flow inside the wellbore of a production well drilled in this reservoir block is numerically simulated. To do this, the single-phase incompressible fluid flow in the hydrocarbon reservoir in terms of Darcy’s law (porous media flow) along with the fluid flow inside the wellbore in terms of Navier-Stokes equations (free flow) are simultaneously solved. The effects of boundary conditions imposed on the faces of the reservoir block, the off-centered wellbore, and the reservoir rock permeability on the fluid flow behavior inside a reservoir block are investigated. In each case, the well index is numerically approximated, using the pressure and velocity distributions in the reservoir block and the wellbore pressure, and compared with analytical well index. The numerical results indicate that the well equivalent radius and also the well index not only depend on the geometrical properties of reservoir block and well bore and the rock absolute permeability, but also depend on the boundary conditions imposed on the reservoir block faces and the well drilling location.