بررسی عوامل موثر بر اختلاط در فرایند جایگزینی گاز پایه با گاز خنثی در یک مخزن ذخیره سازی زیر زمینی گاز طبیعی

در برنامه عملیاتی مخازن ذخیره سازی زیرزمینی، مسئله اساسی گاز پایه است چراکه گاز پایه بیشترین هزینه سرمایه گذاری را در در بر می گیرد. تراکم پذیری دلیل اصلی استفاده از گاز پایه می باشد. از آنجایی که همه ی گازها قابلیت تراکم پذیری دارند پس می توان در راستای کاهش هزینه های سرمایه گذاری، بخشی از گاز پایه را با یک گاز ارزان تر مانند گازهای خنثی جایگزین کرد. به عنوان مثال، طبق گزارش موسسه انرژی آمریکا هزینه جداسازی و انتقال هر هزار فوت مکعب نیتروژن و دی اکسید کربن به ترتیب 8/0 و 1 دلار می باشد در حالی که قیمت هر هزار فوت مکعب گاز طبیعی 35/3 دلار است. مسئله مهم در این فرایند این است که از گازی استفاده شود که اختلاط بین گاز پایه جایگزین شده و گاز طبیعی به حداقل ممکن برسد تا باعث تحت تاثیر قرارگرفتن کیفیت گاز طبیعی تولیدی نگردد. لذا در این مقاله با هدف امکان سنجی جایگزینی گاز پایه با گاز خنثی، با کمک نرم افزار Petrasim به بررسی استفاده از گاز N2 و CO2 به عنوان جایگزین گاز پایه و پارامترهای اثر گذار مخزنی بر روی اختلاط پرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که سناریو جایگزینی باید به نحوی انتخاب شود که به گاز خنثی امکان جدایش ثقلی در جهت کاهش اختلاط داده شود. لذا بهتر است از سناریوی تزریق غیر هم زمان با تولید جهت جایگزینی استفاده شود. استفاده از گاز CO2 به عنوان گاز پایه، به دلایل ضریب نفوذ کمتر، چگالی بالاتر و داشتن رفتار فوق بحرانی در شرایط فشاری و دمایی مخازن و کمک به جدایش ثقلی بیشتر، بالاتر بودن ویسکوزیته و در نتیجه، پایدارتر بودن سطح مشترک متان-گاز خنثی در هنگام تولید و قابلیت انحلال CO2 در آب در مقایسه با گاز N2 موجب اختلاط کمتری می شود. اختلاط دارای رابطه مستقیم با دما و رابطه عکس با فشار مخزن می باشد. افزایش تراوایی موجب افزایش اختلاط و افزایش تخلخل موجب کاهش آن می شود. با توجه به نتایج می توان گفت که طرح جایگزینی گاز پایه با گاز خنثی باید در مخازنی صورت گیرد که از نظر شرایط دمایی و فشاری به شرایط بحرانی گاز CO2 نزدیک تر بوده و دارای تراوایی خیلی بالا و تخلخل پایین نباشد.