Mathematical modeling of in situ combustion process and development of a numerical model

Abstract

ÖZET YERİNDE YAKMA YÖNTEMİNİN MATEMATİKSEL MODELLENMESî VE BİR NÜMERİK MODELİN GELİŞTİRİLMESİ KARAN (ozoğlu), Serap Petrol Yüksek Mühendisi Danışman : Y. Doç. Dr. Fariborz RASHIDI Ocak 19BB, 108 sayfa Yerinde yakma 1950'lerde geliştirilen bir İkincil Petrol üretimi Metodudur. Bir ısıl kurtarım tekniği olan bu metodun karmaşık yapısı günümüzde de laboratuvar deneyleri ve saha çalışmaları ile araştırılmaktadır. Bu metodun bir simulator ile modellenmesi proses değişkenlerine ve bu değişkenlerin birbirleri ile ilişkilerine ve dinamik değişimlerine ışık tutabilir. Bu da mühendis ve bilim adamına bu proses ve projenin ekonomisi hakkında daha fazla bilgi sağlayabilir. Bu çalışmada bölümdeki buhar enjeksiyonu ve kuru ve ıslak yerinde yakma metodlarında kullanılabilecek basit ama pratik ve gerçekçi bir simulator geliştirilmeye çalışıldı. Bu çalışma için Gulf Petrol Araştırma Merkezinde hazırlanan 'Genel Amaçlı ' bir simulator temel olarak alınmıştır. -v-önerilen modelde üç faz ve dört bileşen bulunmaktadır. Fazlar petrol, su ve gaz, bileşenler ise petrol, su, oksijen ve yoğunlasmayan gazdır. Matematiksel model her bileşen için kütle korunum denklemi ve genel bir enerji korunumu denkleminden oluşmaktadır. Suyun buharlaşması ve petrol ve oksijen arasındaki kimyasal reaksiyon gözönüne alınmıştır. Sonlu farklar yaklaşımları ve denklemlerin doğrusal laştırı İması önerilen iki metod için uygulanmıştır. Anahtar Kelimeler : Yerinde Yakma, Isıl Kurtarım Tekniği, Matematiksel Model, Sonlu Farklar Yaklaşımları..-vi-

ABSTRACT MATHEMATICAL MODELING OF IN SITU COMBUSTION AND DEVELOPMENT OF A NUMERICAL MODEL KARAN (özoglu), Serap M.Sc. in Petroleum Engineering Supervisor : Assistant Professor Dr. Fariborz Rashidi January 1988» 108 pages In Situ Combustion is an Enhanced. Oi 1 Recovery Method which was developed in 1950's. It is a Thermal Oil Recovery Technique and because of the various complexities involved in the process? it still needs further investigation by means of laboratory experiments in addition to pilot field tests. Modeling the process through a simulator can throw light to the process variables» their interaction and dynamic change. This can help both the engineer and the scientist in a better understanding of the process and the economy cf project. In this study an attempt is made to develop a simple but practical and realistic simulator which will meet the demands of the department with regard to steam flooding, dry and wet forward in situ combustion processes. For this purpose» the outline of a sophisticated ` general purpose ` simulator developed at Gulf Oil Research Centi e. USA was tut e-n az guideline. -iii-The model will include three phases namely oil, water ı gas and four components namely oil» water» o>:ygen, and uncondensable gas. The mathematical model developed for this study is formed by flow equations for each component and an overall energy balance equation. Vaporization of water and the chemical reaction between oil and oxygen are considered. Finite difference approximations and the linearization of equations are performed for two different solution methods proposed. Key words : In Situ Combustion» Thermal Oil Recovery» Mathematical Model» Numerical Model» Finite Difference Approximation. -iv-