مهندسی شیمی ایران

مهندسی شیمی ایران

مطالعه آزمایشگاهی دینامیک جریان فوم برای افزایش عملکرد تزریق گاز در میکرومدل لایه‌ای ناهمگن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی نفت و گاز، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
2 دانشکده مهندسی نفت و گاز ، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، ایران
10.22034/ijche.2025.466910.1427
چکیده
کنترل مسیر سیال تزریقی برای بهبود عملکرد فرآیندهای گازپایه به‌ویژه در شرایط مخازن نفتی ناهمگن، یکی از چالش‌های اساسی در تولید نفت است. یکی از روش‌های مؤثر برای مقابله با این چالش، فوم‌سازی گاز تزریقی است. فوم با ایجاد مقاومت در لایه‌های با تراوایی بالا، موجب انحراف جریان سیال به سمت لایه‌های کم تراوا می‌شود. بااین‌حال، برای دستیابی به این عملکرد، بررسی رفتار جریانی فوم در مقیاس حفره ضروری است تا مکانیسم‌های مؤثر در انحراف سیال به‌خوبی تبیین شوند. در این مطالعه، رفتار جریان فوم در شرایط عدم حضور نفت (مشابه شرایط آبخوان) و در حضور نفت باقی‌مانده بررسی شد. بدین منظور، الگویی از محیط متخلخل طراحی شد که شامل دولایه با تراوایی مختلف بوده که با یکدیگر در ارتباط سیالی هستند. نتایج نشان داد در شرایط بدون نفت، حضور فوم سبب می‌شود تا جریان سیال تزریقی به سمت لایه با تراوایی کمتر منحرف شود. همچنین، در حضور نفت، فوم توانست عملکرد مطلوبی در کنترل جبهه حرکت گاز تزریقی داشته باشد، به‌طوری‌که منجر به افزایش تولید نفت باقی‌مانده از ۳ درصد به ۷۵ درصد شد. این نتایج بیانگر پتانسیل فوم جهت ارتقای فرایندهای گازپایه به‌منظور ازدیاد برداشت نفت است. نتایج همچنین نشان دادکه تزریق فوم می‌تواند به‌عنوان یک روش مؤثر برای کنترل مسیر سیال تزریقی در شرایط مخازن ناهمگن لایه‌ای و نیز افزایش تولید نفت باقی‌مانده باشد. فوم با افزایش ویسکوزیته سیال، مقاومت جریان را در لایه‌های با تراوایی بالا افزایش داده و باعث انحراف سیال به سمت مناطق هدف کم‌تراوا و متعاقباً بهبود کارایی فرآیند تزریق گاز می‌شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of Foam Flow Dynamics for Enhancing Gas Injection Performance in Layered Heterogeneous Micromodels

نویسندگان English

Amir Hossein Molaei 1
Mohammad simjoo 2
1 Faculty of Petroleum and Natural Gas Engineering, Sahand University of Technology Tabriz, Iran
2 Faculty of Petroleum and Gas Engineering, Sahand University of Technology Tabriz, Iran
چکیده English

Controlling the flow path of injected fluids in layered heterogeneous oil reservoirs remains a critical challenge for enhancing the performance of gas-based enhanced oil (EOR) recovery processes. Foaming the injected gas is a promising method to address this challenge by creating selective flow resistance and improving fluid diversion. Foam generates resistance in high-permeability layers, effectively diverting injected fluids toward lower-permeability zones and improving sweep efficiency. To optimize this process, a pore-scale understanding of foam flow behavior and the underlying mechanisms of fluid diversion is essential. In this study, the flow behavior of foam was investigated under two conditions: (1) in the absence of oil (simulating aquifer conditions) and (2) in the presence of water-flood residual oil. A micromodel with two interconnected layers of contrasting permeabilities was designed to simulate layered heterogeneous porous media. Results demonstrated that in the absence of oil, foam generation effectively diverted the injected fluid flow into the lower-permeability layer. In the presence of oil, foam effectively controlled the injected gas front, significantly increasing residual oil production from 3% to 75%. These findings support the significant potential of foam to enhance gas-based EOR processes and increase incremental oil recovery. This study also highlights foam injection as an effective strategy for controlling fluid flow paths in layered heterogeneous porous media and significantly boosting residual oil production. By increasing fluid viscosity and flow resistance in high-permeability layers, foam diverts fluids to low-permeability zones, thereby enhancing the efficiency of gas injection processes.

کلیدواژه‌ها English

Foam injection
Gas injection
Heterogeneous Micromodel
Fluid diversion
Mobility
Enhanced oil recovery