Μοντελοποίηση εισπίεσης όξινου αερίου σε υπόγειους ταμιευτήρες με σκοπό τη βελτίωση της αποληψιμότητας υδρογονανθράκων

Ευγενικός, Γιώργος; Evgenikos, Giorgos

dc.contributor.author	Ευγενικός, Γιώργος	el
dc.contributor.author	Evgenikos, Giorgos	en
dc.date.accessioned	2025-11-10T10:36:57Z
dc.date.available	2025-11-10T10:36:57Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62816
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.30512
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Όξινο αέριο	el
dc.subject	Μέθοδοι επαύξησης απόληψης πετρελαίου	el
dc.subject	Αναμιξιμότητα	el
dc.subject	Προσομοίωση ταμιευτήρα	el
dc.subject	Θερμοδυναμική συμπεριφορά μειγμάτων υδρογονανθράκων	el
dc.subject	Acid gas	en
dc.subject	Enhanced oil recovery	en
dc.subject	Miscible gas flooding	en
dc.subject	Reservoir simulation	en
dc.subject	Equations of state	en
dc.title	Μοντελοποίηση εισπίεσης όξινου αερίου σε υπόγειους ταμιευτήρες με σκοπό τη βελτίωση της αποληψιμότητας υδρογονανθράκων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Μεταλλευτική έρευνα	el
heal.classification	Μηχανική ταμιευτήρων	el
heal.classification	Μηχανική πετρελαίων	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-03-12
heal.abstract	This thesis examines the modeling and application of acid gas injection (AGI) into underground reservoirs, emphasizing the role of miscibility in enhancing hydrocarbon recovery. Gas injection is one of the most important Enhanced Oil Recovery (EOR) methods, offering a dual benefit: reducing acid gas emissions and increasing production. Acid gases, such as CO₂ and H₂S, are byproducts of natural gas extraction and pose environmental and operational challenges due to their toxicity and corrosiveness. The reinjection of these gases into the reservoir’s control volume can alter the reservoir fluid properties when injection occurs under miscible conditions. Specifically, acid gas dissolution in oil leads to a reduction in its viscosity and a decrease in the interfacial tension of residual oil—i.e., the oil trapped within the formation's pores after secondary production. Special emphasis is placed on the concept of miscibility, the mechanisms of vaporizing and condensing gas drive, and the analysis of the thermodynamic behavior of hydrocarbon mixtures using cubic equations of state. The thesis is structured into distinct chapters covering the review of acid gas management methods, the analysis of EOR methods and techniques, the description of miscibility, the thermodynamic behavior of fluids through cubic equations of state, and, finally, the development of a three-dimensional reservoir simulation model to study different acid gas injection scenarios. The methodology followed in the case study begins with the construction of the three-dimensional static reservoir model, the input of data on the petroleum fluid and its thermodynamic behavior using the Peng-Robinson equation of state, the introduction of rock-fluid interaction data, and the placement and design of injection and production wells. Based on this model, the study explores the achievement of full miscibility between acid gas and oil by formulating four injection scenarios, where the fluid behavior under different pressure conditions and acid gas compositions is thoroughly examined, and additional oil recovery potential is estimated. This study highlights the importance of simulation in acid gas injection under miscible conditions, which serves as a preliminary stage in decision-making for real-world implementation. Additionally, it underscores the significance of experimental data for validating simulation results. In all cases, the potential for achieving miscibility between oil and the examined acid gas mixtures is demonstrated, which is accompanied by a corresponding increase in oil recovery.	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη μοντελοποίηση και εφαρμογή της εισπίεσης όξινων αερίων (Αcid gas injection/ AGI) σε υπόγειους ταμιευτήρες, δίνοντας έμφαση στον ρόλο της αναμιξιμότητας στη βελτίωση της απόληψης υδρογονανθράκων. Η εισπίεση αερίου αποτελεί μία από τις σημαντικότερες μεθόδους τριτογενούς παραγωγής (Enhanced Oil Recovery - EOR), προσφέροντας διπλό όφελος, αφενός τη μείωση των όξινων αέριων εκπομπών και αφετέρου την αύξηση της παραγωγής. Τα όξινα αέρια, όπως το CO₂ και το H₂S, αποτελούν παραπροϊόντα της εξόρυξης φυσικού αερίου και δημιουργούν περιβαλλοντικές και λειτουργικές προκλήσεις λόγω της τοξικότητας και της διαβρωτικότητάς τους. Η επανεισπίεση των αερίων αυτών στον όγκο ελέγχου του ταμιευτήρα μπορεί να μεταβάλλει τις ιδιότητες των ρευστού του ταμιευτήρα όταν η εισπίεση πραγματοποιείται υπό συνθήκες ανάμειξης. Συγκεκριμένα το όξινο αέριο κατά τη διάλυση του στο πετρέλαιο προκαλεί μείωση του ιξώδους του και ελάττωση των διεπιφανειακών τάσεων του υπολειμματικού πετρελαίου δηλαδή του πετρελαίου που παρέμεινε εγκλωβισμένο στους πόρους του σχηματισμού μετά τη δευτερογενή παραγωγή. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην έννοια της αναμιξιμότητας, στους μηχανισμούς εξάτμισης και συμπύκνωσης αερίου (vaporizing & condensing gas drive) καθώς και στη ανάλυση της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς μειγμάτων υδρογονανθράκων μέσω κυβικών καταστατικών εξισώσεων. Η εργασία δομείται σε διακριτά κεφάλαια που περιλαμβάνουν την ανασκόπηση των μεθόδων διαχείρισης όξινου αερίου, την ανάλυση της τριτογενούς παραγωγής και των μεθόδων EOR, την περιγραφή της αναμιξιμότητας, την ανάλυση της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς των ρευστών μέσω των κυβικών καταστατικών εξισώσεων και τέλος την ανάπτυξη ενός τρισδιάστατου μοντέλου προσομοίωσης ταμιευτήρα για τη μελέτη διαφορετικών σεναρίων εισπίεσης όξινου αερίου. Η μεθοδολογία που ακολουθείται στη μελέτη περίπτωσης αρχίζει με την κατασκευή του τρισδιάστατου στατικού μοντέλου του ταμιευτήρα, την εισαγωγή των δεδομένων για το πετρελαϊκό ρευστό και την θερμοδυναμική συμπεριφορά του με χρήση της καταστατικής εξίσωσης Peng and Robinson, την εισαγωγή δεδομένων αλληλεπίδρασης πετρωμάτων – ρευστών αλλά και την τοποθέτηση των κατάλληλων γεωτρήσεων εισπίεσης όξινου αερίου και παραγωγής πετρελαίου. Στη βάση αυτού του μοντέλου πραγματοποιείται η διερεύνηση της επίτευξης πλήρους αναμιξιμότητας του όξινου αερίου με το πετρέλαιο με τη διαμόρφωση τελικά τεσσάρων σεναρίων εισπίεσης, όπου εξετάζεται διεξοδικά η συμπεριφορά των ρευστών σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και σύστασης του όξινου αερίου αλλά και ποσοτικοποιείται η επιπρόσθετη ανάκτηση πετρελαίου. Η παρούσα μελέτη αναδεικνύει τη σημασία της προσομοίωσης στην εισπίεση όξινου αερίου υπό συνθήκες ανάμειξης η οποία αποτελεί προκαταρκτικό στάδιο στην λήψη αποφάσεων για εφαρμογή σε πραγματικό επίπεδο αλλά και τη σημασία της ύπαρξης πειραματικών δεδομένων που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επικύρωση αποτελεσμάτων που λαμβάνονται σε επίπεδο προσομοίωσης. Σε κάθε περίπτωση αναδεικνύεται η δυνατότητα επίτευξης αναμιξιμότητας του πετρελαίου με τα μίγματα όξινου αερίου που εξετάστηκαν, η οποία συνοδεύεται και με ανάλογη αύξηση της ανάκτησης πετρελαίου.	el
heal.advisorName	Γαγάνης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Αποστολόπουλος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Γαγάνης, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλευτικής. Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	191 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false
heal.fullTextAvailability	false