النمط المزدوج للتصوير الكهربائي ثلاثي الأطوار EIT-UTT

تخليل النمط المزدوج للتصوير الكهربائي ثلاثي الأطوار EIT-UTT

في صناعة النفط والغاز، تواجه الشركات الحاجة إلى إيجاد طرق لتحسين تقنيات إنتاج النفط والغاز وإنشاء مرافق في مواقع صعبة وتقليل التكلفة ونقل كفاءة الطاقة عبر خطوط الأنابيب، كما أنه من الواضح أن قياس التدفق وتصوره هو أحد التطورات الرئيسية في صناعة البترول، وكما نعلم جميعاً بأنه يمكن العثور على البترول في التكوينات الجيولوجية تحت سطح الأرض وتحيط بها الغاز الطبيعي وغالباً ما تحتوي على كميات كبيرة من الماء.

ونظراً لأن المياه أكثر قدرة على الحركة من البترول؛ فلا بد من ضخ بعض المياه المحيطة عندما يتم إنتاج النفط الخام والغاز الطبيعي من خلال الآبار، كذلك تعتبر هذه عملية مكلفة وإذا كان من الممكن تجنبها عن طريق ترك الماء في مرحلة مبكرة؛ فيمكن أن تجعل العمليات أكثر فعالية من حيث التكلفة، وبالإضافة إلى ذلك ومع إنتاج النفط الخام والغاز الطبيعي؛ فإنه ينخفض ​​ضغط التكوين.

ومن أجل الحفاظ على ضغط الخزان وتحقيق إنتاج عالي ومستقر طويل الأجل لحقل النفط، يتم استخدام وضع التطوير لحقن ماء التكوين على نطاق واسع لتحسين استخلاص النفط. لذلك، وفي المرحلة المبكرة من تطوير حقل النفط، يكون قطع المياه في النفط الخام منخفضاً نسبياً، ولك مع تنفيذ نظام حقن الماء، كما يتم حقن كمية كبيرة من الماء تحت الأرض وسيستمر قطع المياه من النفط الخام في الارتفاع، كما ويمكن أن تصل نسبة الزيت إلى الماء إلى أكثر من (1: 9).

لذلك غالباص ما يحتوي إنتاج النفط الخام على الكثير من الماء، ولتصور التدفق الكهربائي ثلاثي الطور في حالة يهيمن عليها الماء؛ فإنه يتم هنا تقديم طريقة مزدوجة جديدة للتصوير باستخدام التوصيل الكهربائي وسرعة التصوير الصوتي، بحيث يعد التدفق متعدد المراحل مهمة صعبة ولا يمكن إجراؤها بطريقة تصوير واحدة، وكحل لتصوير التدفق متعدد المراحل؛ فقد تم تقديم مقترحات مختلفة باستخدام طرق متعددة، ومع ذلك لا تزال هذه الحلول تواجه تحديات بسبب الصعوبات التي تفرضها تدفق المياه المسيطر عليه.

لذلك التصوير المقطعي للممانعة الكهربائية (EIT) كتقنية تصوير، بحيث يمكن أن تصور كلاً من التوصيلية الداخلية وتوزيع السماحية داخل المنطقة محل الاهتمام باستخدام قياسات من الأقطاب الكهربائية الموضوعة على حدودها فقط، كما تم تطبيقه على الصناعة لتحديد الغاز والنفط في الماء اعتماداً على خصائص التوصيل الخاصة بهما، وهو حالياً تقنية ناضجة نسبياً في التدفق على مرحلتين، كما تم أيضاً تطبيق التصوير المقطعي بالإرسال بالموجات فوق الصوتية (UTT).

التصوير المقطعي للمواد الكهربائية ثلاثية الطور

على الرغم من البحث والتطوير المكثف؛ فإن التدفق ثلاثي المراحل للنفط والغاز والمياه لا يزال يمثل مشكلة صعبة، كما إن تعقيد القياس أو التصور للتدفق ثلاثي الطور هو بشكل أساسي على النحو التالي:

• هناك العديد من المعطيات المميزة نسبة الغاز إلى الزيت وقطع الماء ومعدل التدفق الكتلي وسرعة الانزلاق جزء حجم الغاز (GVF) ونسبة الماء إلى السائل (WLR) يتغيران بسرعة في عملية التدفق اعتماداً على الضغط ودرجة الحرارة.

• تغيير نمط التدفق معقد، كما أن هناك أكثر من 20 نظام تدفق مختلف تم ملاحظتها، حيث أنتج (Açikgöz) أنماط تدفق ثلاثية الطور لكل من الظروف التي يهيمن عليها الزيت والظروف التي يهيمن عليها الماء، بحيث يوضح الشكل التالي (1) رسماً توضيحياً لتدفق الماء السائد على ثلاث مراحل.

في نظام الإنتاج التقليدي، يتم فصل التدفق إلى طور فردي قبل قياسه بواسطة مقاييس التدفق أحادية الطور، كما أن الفواصل محدودة الحجم والوزن الثقيل والتكلفة الكبيرة والصيانة الكبيرة، لذلك يتم الترحيب بمقاييس التدفق ثلاثية الطور لاستبدال أجهزة الفصل بمزايا وقت اختبار أقصر وحجم أصغر والقدرة على المراقبة المستمرة.

كما أنه يوجد حالياً نوعان رئيسيان من أجهزة قياس التدفق ثلاثية الطور، أحدهما مطلوب الفصل، ثم يمكن قياس كل مرحلة على حدة. النوع الآخر هو القياس عبر الإنترنت، مثل استخدام التصوير المقطعي الكهربائي لتحديد جزء الطور بدون فصل.

ولمعالجة أكبر قدر ممكن من أنماط التدفق ثلاثية الطور، وقياس أو تصوير أكثر من مرحلتين وغرض مراقبة التدفق؛ فإنه تم تطبيق طرق مختلفة للتصوير المقطعي تجارياً واقترحت علمياً لتطوير مقاييس التدفق ثلاثية الطور في العقود القليلة الماضية، كما يتم سرد الخصائص الفيزيائية لكل مرحلة في الجدول التالي (1)، بحيث توضح الموصلية أنه لا يوجد فصل للنفط والغاز في المنطقة التي تمر اقتصاداتها بمرحلة انتقالية نظرًا لأنها غير موصلة.

كذلك يشير الاختلاف الضئيل في السماحية النسبية للنفط والغاز إلى أنه يمكن تمييزهما عن طريق العلاج بالصدمات الكهربائية نظرياً باستخدام حساب حسابي كبير ودقيق، ولكن في الوقت الفعلي قد يكون الفصل صعباً للغاية. وذلك اعتماداً على سرعة الصوت المختلفة.

كما يبدو أنه يمكن استخدام التصوير المقطعي بالموجات فوق الصوتية للتدفق ثلاثي الطور، ومع ذلك؛ فإن التباين بين الماء والزيت أصغر بكثير منه مع الهواء، كما أن محلول القياس وإعادة البناء ليس مرتفعاً بما يكفي لتلبية المستوى المطلوب، لذلك؛ فإن أنظمة التصوير المقطعي المفردة محدودة في تدفق ثلاث مراحل من النفط والغاز والماء.

وبعد ذلك تم إدخال أنظمة التصوير المقطعي متعدد الطرائق، والتي تغلبت على الصعوبات في نظام التصوير المقطعي الفردي واقترح أن تكون فعالة في الأبحاث الحديثة، كما يقدم الشكل التالي (2) ملخصاً للقدرة الحالية للطرق المزدوجة في التدفق ثلاثي الطور للغاز والزيت والماء مقابل نسبة الماء إلى السائل، وعلى الرغم من نجاح الاقتراح المقدم.

وبالنسبة للتدفق ثلاثي الطور الذي يهيمن عليه الماء، لا تزال هناك مساحة فارغة لتمييز طور الغاز والزيت (المنطقة الرمادية في الشكل  السابق)، ومع ذلك غالباً ما تحتوي السوائل المنتجة على كميات كبيرة من الماء، وعلى الرغم من أنها قد تصبح بالفعل طبقات حاملة للزيت؛ فإنه يمكن أن يؤدي تحديد التدفق ومراقبته قبل الفصل إلى تحقيق فوائد اقتصادية كبيرة لصناعة النفط والغاز في هذه الحالة.

وأخيراً قدم هذا الطرح تصويراً جديداً للمواد ثلاثية الطور وتوصيفها باستخدام التصوير المقطعي بالموجات فوق الصوتية لوضع الإرسال المشترك والتصوير المقطعي بالممانعة الكهربائية، كما تظهر النتائج توصيفاً ناجحًا لهذه المراحل الثلاث من النفط والماء والغاز في حالات يهيمن عليها الماء، وفي حين أن التصوير على مرحلتين للنفط والغاز في الخلفية المائية كان ممكناً.

لذلك لا تزال المرحلة الثلاثية تمثل تحديًا كبيراً، بحيث تظهر النتائج في الورقة أنه يمكن استخدام مزيج جديد من (UTT) و (EIT) لمثل هذا التصوير ثلاثي الطور، بحيث يستخدم (EIT) لتحديد المرحلة غير الموصلة التي تكون إما في طور الزيت أو الغاز، وبالتالي يتم استخدام (UTT) لتحديد المرحلة الهوائية، كما تتيح هذه الطريقة المزدوجة تصوير تدفق ثلاثي الطور من خلال توفير معلومات مجانية من كل نظام تصوير.