بخشی از مقاله
اثرات دما و کشش سطحی درمکانسیم های مختلف تولید
خلاصه:
موضوع این مقاله مطالعه اهمیت نسبی دو مکانیسم تکمیلی همچون جابجایی با آب و آشام طبیعی، ارزیابی تأثیر حالت های مختلف دما و کشش سطحی درنرخ تولید و برداشت نهایی نفت ازآزمایشهای آزمایشگاهی است. مکانیسم تولید به وسیله آشام طبیعی به طور تاریخچه ای باتولید درمخازن شکاف دار طبیعی همراه شده است. با وجود این اثر ناهمگونی ها و کانالی شدن، که معمولاً درمخازن غیرشکاف دار آرژانتین وجود دارد، نشان می دهد که مکانیسم آشام بطور قابل توجهی به تولید نفت کمک میکند.
ارزیابی همزمان هر دومکانیسم (آشام و جابجایی) به وسیله آزمایشهای آزمایشگاهی مشکل است. بنابراین آزمایشهای جابجایی و آشام به طور جداگانه انجام شدند.آزمایشهای جابه جایی با آب در دمای اتاق و در انجام شدند. درحالیکه آزمایشهای آشام در و سانتیگراد انجام شدند. هر دو مطالعه درابتدا با آب و سپس با آب و سورفاکتانت، با رسیدن به شرایط با کشش سطحی پایین انجام شدند.
زمانیکه پدیده به طور زیادی به ترکیب مولکولی سیالها و سنگ وابسته است، آزمایشها تا حدممکن عیناً به صورت شرایط مخزن طراحی شدند و به این علت آب ، نفت و سنگ همان سازند استفاده شدند. سنگ استفاده شده برای این مطالعه به طور زیادی Water wet است.
آزمایشهای جابجایی با سورفاکتانت بااستفاده از دو روش مختلف انجام شدند. A) شروع تزریق سورفاکتانت همزمان با شروع ج
ابجایی است. B)تزریق سورفاکتانت بعد از تزریق یک حجم منفذی (pv) ازآب شروع می شود.
روش دوم به طور کلی زمانیکه پروژه های EOR متعاقب پروژه های تزریق آب هستند به کار گرفته شد. مشاهده شد که با تجمع سورفاکتانت و مستقل اززمان شروع تزریق، برداشت نهایی نفت افزایش می یابد.
پدیده آشام طبیعی یک مکانیسم مهم تولید درسنگهای water wet بدست آمد. استفاده از سورفاکتانتها و افزایش دما اثر مکانیسم آشام را مطلوب میکند. بازده مکانیسم جابجایی با کاهش کشش سطحی و افزایش دما بهبود می یابد.
یک روش جدید که ناهمگونی نمونه را به کمک مکانیسم آشام مشخص می کند به وجود می آید. روش براساس یک آنالیز کیفی منحنی های آزمایشی برداشت نفت دربرابر حجم منفذی (pv) است.
درپايان يك روش جديد اندازه گيري ثابت نفوذ پخش آشام به توصيف آشام به عنوان يك فرآيند انتشار پراكنده كننده توسعه وبراي داده هاي آزمايشي به كار گرفته مي شود، يك راه ساده شده ديگر براي مدل كردن فرايند آشام است.
مقدمه :
اكثر مطالعه انجام شده برمكانيسم توليد نفت، جابه جايي است كه درآن نفت ازمحيط متخلخل به علت فعاليت يك نيروي بيروني برقرارشده ازگراديان فشار جابجا مي شود. اين مكانيسم شامل نيروهاي ويسكوز و موئينگي است اما نقش نيروهاي موئينگي به طور كامل درتئوريهاي حال حاضر تثبيت نمي شود.
مكانيسم آشام به طور كلي درفهرست كتب مربوط به قدرت توليد مخازن به طور طبيعي شكافدار مطالعه ميشود. اين مكانيسم، به وسيله توليد طبيعي نفت ازسنگهاي درمعرض گراديان هاي اشباع آب كه نياز به يك نيروي بيروني ندارند و هميشه درسنگهاي water wet وجود دارند مشخص مي شود.
دربيشتر حالتها اين دو پديده به طور جداگانه مطالعه ميشوند و اهميت نسبي يكي يا ديگري درمكانيسم كلي توليد نفت مشكل شناخته مي شود مگر اينكه درطراحي پروژه هاي نگهداري فشار يا برداشت ثانويه درمخازن به طور طبيعي شكافدار، فرايند آشام به طور كلي درنظر گرفته نشود.
اخيراً با پيشرفت آزمايشها و تكنيك هاي شبيه سازي و امكان ايجاد يك توصيف ليتولوژي دقيق تر، نقش آشام دربازيافت نفت به وسيله تزريق آب مي تواند بهتر درك و قبول شود.
براي مثال، دريك مخزن water wet كه با تنوع فراوان لايه بندي شده، آب تزريقي به طورترجيحي از ميان مناطق با تراوايي بالا كانال خواهد زد و يك درصد جاروب عمودي كمي رامي دهد. درنظر گرفتن تنها مكانيسم توليد جابجايي،فرايند مي تواند تمام شده به نظر برسد و آن احتمالاً متوقف خواهدشد. به هرحال، اگر تزريق آب ادامه يابد و ارتباط عمودي وجودداشته باشد، آشام طبيعي آب از لايه هاي باتراوايي بالاتر به لايه هاي باتراوايي پايين تر اتفاق خواهد افتاد و نفت رابه مناطق
كانالي شده مي فرستد و ازميان آن به سمت چاههاي توليدي مي فرستد. ولو اينكه فرايند آشام –جابجايي به زمان بيشتر و توليد و تزريق درباره حجم زيادي از آب نياز خواهد يافت، افزايش نفت توليد شده به وسيله مكانيسم آشام مي تواند به طور مشخص بازيافت نهايي نفت را بهبود دهد.
مكانيسم آشام يك پديده پيچيده وابسته به تعداد زيادي ازفاكتورهاست . چندين نويسنده ، آشام و وابستگي اش به چندين پارامتر همانند مشخصات پتروفيزيكی، تركنندگي، دما و تأثير محصولات شيميايي رامطالعه كرده اند. به طور دقيق تأثير تكنيكهاي آزمايشي مختلف به اندازه گيري آشام شامل اثرات قدمت، شكل،ژئوفيزيك نمونه و سطوح درمعرض آشام انجام شد.
هرچند، نتايج به دست آمده هنوز بعيد هستند كه يك روش به طور كلي قابل قبول و يكسان از اندازه گيري و مقياس داده اي آزمايشگاهي به مطالعات مهندسي مخازن عملي بدهد. داده آزمايشي تازماني كه آنها به طور دقيق قابل قياس نيست يك نتيجه قطعي را نمي دهد. علت اصلي اين مشكل آن است كه فرايند آشام به طور زيادي به مشخصات و تركيب سه جزء سيستم: سنگ، آب و نفت بستگي دارد. آزمايشهاي گزارش شده درنوشته ها مخصوص سيسيتم هاي ويژه اي هستند و درآن حالت اندازه گيري شده اند و دركل ارتباط بين آنها مشكل و دربعضي اوقات غيرممكن است.
درطي مطالعات ما فهميديم كه درآزمايشهاي آشام با تعيير تنهايك جزء (براي مثال نفت) ياتغيير دماي فرايند نتايج كمي مهمي بدست آورده شدند.
با درنظر گرفتن این حقيقت، ما نتيجه گرفتيم كه مشكلات پيدا كردن ارتباط و بدست آوردن قوانين كلي از آزمايشهاي مؤلفان مختلف، به علت مشخصات مختلف سيستم هاي مطالعه شده (محيط متخلخل و سيالها) و اختلاف گسترده متغيرها (دما، كشش سطحي و غيره) هستند.وابستگي زياد نتايج به مشخصات سيستم ما را مجبور مي كند كه ازنمونه هاي آزمايشي و شرايطي كه تا حدممكن بيان كننده حالت مخزن است استفاده كنيم. به علاوه نتايج آزمايشي بدست آمده دراين مقاله تنهابراي نمونه هاي مخزنی ويژه، دما و محصولات شيميايي مطالعه شده تحت موقعيتهاي آزمايشگاهي معتبر درنظر گرفته مي شوند. اثرات قدمت درطي آزمايشها مطالعه نشد.
مواد و روشها:
نمونه هاي استفاده شده متعلق به سازند Magallanes Inferior در Austral Basin آرژانتين است. آنها براساس مشخصات پتروفيزيكي شان به منظور به دست آوردن يك گروه با خواص همگون (جدول 1) انتخاب شده اند. نمونه ها ناهمگوني هاي ليتولوژيكي مشخصي با مشاهده بصري ندارند.
دسته بندي ميكروسكوپي نمونه بوسيله microscopy(SEM) scannig electron، يك درجه بالاي تغييرات را بايك توزيع كاملاً منظم از مواد كلري رسي شده، روي يك درصد معني دار ازاجزاء دانه اي و مواد بين درزي منافذ راتعريف مي كند. درميكروفتوگرافي بدست آمده (شكل 8) دو جزء دانه اي ( ) با توسعه منظم و چشمگير كلر روي سطوحشان همانند يك محصول ازتغييرات پس از رسوب مي تواند پيش بيني شود.
فاصله هاي ( ) و ارتباط هاي درون ذره اي ( ) كه به ترتيب منافذ را تعريف مي كنند به علت وجود همان تغييرات است.
نظم و درجه توسعه اين مواد رسي شده سطح مخصوص محيط متخلخل را به طور قابل ملاحظه اي افزايش مي دهد. اين دراشباع هاي بالاي آب كاهش نيافتني منتقل ميشود. ازنفت سازند همان مخزن همانند نمونه هاي سنگي استفاده شد. شرايط نفت براي آزمايشها شامل فيلتر شدن و بي گازشدن است. ولو اينكه اين دوفرايند مشخصات نفت اصلي را تغيير مي دهند (حفظ پارافين و فقدان اجزاء سبك)، آنها براي توسعه مناسب آزمايش ها ضروري هستند.
آب سازند به صورت تركيب يكسان با اصلش ساخته شد. محلوهاي سورفاكتانت بصورت 35/0 % سورفاكتانت به آب آماده شدند. خواص سيال درجدول 2و3 مشاهده ميشوند.
آزمايشهاي يكساني متعاقباً با نفت مصنوعي با ويسكوزيته مشابه با نفت اصلي انجام شد، كه اهميت استفاده از سيالهاي طبيعي را تاکید کند. به علت اضطرارهاي زماني درپروژه، تأثير قدرت درآزمايشها مطالعه نشد. درنمونه هاي قديمي يك بازيافت نهايي پايين تري انتظار مي رود.
آزمايشهاي جابجايي : دردماي اتاق و در انجام شدند. آزمايشها دردماي اتاق درسلولهاي Hassler انجام شدند. نمونه ها تا اشباع آب كاهش نيافتني تا زمانيكه توليد آب توقف يافت به وسيله جابجايي با نفت سيلاب زده شدند. آزمايشها در درسلوهاي سه محوري غوطه ور دريك حمام وابسته به ترموستات بااختلاف دماي انجام شدند. درهمه حالتها، نمونه ها بااجتناب ازاثر قدمت بلافاصله بعد ازاينكه به اشباع آب كاهش نيافتني رسيدند فوراً آماده شدند.
بعد ازهر آزمايش، نمونه ها با تلوئن و متانول براي استفاده شدن درآزمايشهاي بعدي شسته شدند. نمونه هاي استفاده شده در آزمايشهاي سورفاكتانت دوباره استفاده نشدند. خواص پتروفيزيكي بعداز هرآزمايش متفاوت شدند. جدول 1 مقدارهاي تراوايي مؤثر رادرنقاط نهايي اشباع هاي آب كاهش نيافتني شامل مي شود. اين مقدارها يك ميانگين
بدست آمده درهر آزمايش ازهمان نمونه هستند. درهيچ حالتي اختلاف بيشتراز 5/1 % نبود.
تزريق محول سورفاكتانت : دردو روش مختلف و دردو دما انجام شد. دريك حالت محلول ازشروع جابجايي و درديگري بعد از تزريق يك pv تزريق شد.
آزمايشهاي آشام : در و درفنجان هاي Amott، درون يك اجاق با اختلاف دماي انجام شدند. قطعه ها يا نمونه ها باتمام سطوح معلق شده در سیال تركننده درمعرض فرايند آشام قرار گرفته شدند. همانند آزمايشهاي جابجايي قطعه ها تا اشباع آب كاهش نيافتني به وسيله جابجايي با نفت درسلوهاي Hassler تااينكه توليد آب توقف يافت انجام شدند. همينكه اين لحظه فرارسيده شد، نمونه هاي درون فنجان هاي Amott با اجتناب از اثر قدمت فوراً جايگزين شدند.
براي آزمايشهاي آشام با محلول سوفاكتانت، عمليات، مشابه با توصيف قبلي است. دراين حالت، همينكه توليد نفت در توقف يافت، دما تا افزايش داده شد.
آزمايشها با نفت مصنوعي: نتايج بدست آمده از آزمايشهاي جابجايي درادامه وجود دارند: در اختلافهايي دراشباع آب كاهش نيافتني و بازيافت نهايي نفت درآزمايشهاي انجام شده با نفت مصنوعي وجود نداشت، اگر چه درآزمايشهاي انجام شده دردماي اتاق مقدارهاي مشابهي ازاشباع آب كاهش نيافتني بدست آورده شدند اما بازيافتهاي نفت دراثر وجود نفت مصنوعيooIP 10% بيشتر شدند.
درطي آزمايشهاي آشام در ، بازيافتهاي نفت با استفاده از نفت طبيعي ooIP 6% بيشتر بدست آورده شدند. همچنين درحالتهاي پيشين، اختلاف فاحشي دراشباع آب كاهش نيافتني وجود ندارد.
آزمايشهاي آشام با و بدون سورفاكتانت در : آزمايشهاي آشام بدون سورفاكتانت بازيافتهاي نهايي نفت بين IP oo% 4/43-8/30 (جدول 4) رامي دهند. آزمايشهاي آشام با سورفاكتانت افزايش درنرخ توليد نفت رانشان دادند
. درشكل 1 مي تواند مشاهده شود كه دريك ساعت پس از شروع آزمايش، نمونه هاي در تماس با محلول سورفاكتانت ازنمونه هايي كه درتماس با آب هستند قدرت تلويد بيشتري رادارند. مقدارهاي بازيافت نهايي، بااستفاده از سورفاكتانت، بين IP oo% 6/54-2/47 (جدول 4) هستند. تأكيد مي شود كه دريك ساعت ازشروع آزمايش، بيشتر ازنصف نفت قابل برداشت،توليد شد.
اختلاف دما درآزمايشهاي آشام با سورفاكتانت: همينكه توليد نفت د ر متوقف شد، دماي اجاق به افزايش داده شد. بعد از چند دقيقه ازانتقال گرما، افزايش مهمي درتوليد نفت مشاهده شد. افزايش بين IP oo% 8/13-5/7 (جدول 5 شكل 2) بدست آمد.
آزمايشهاي جابجايي با و بدون سورفاكتانت ازشروع تزریق : درشكل 3 و 4 در جدول 6 نتايج آزمايشها در20 و باو بدون سورفاكتانت مشاهده مي شود. منحني هاي برداشت نفت دربرابرpv تزريق شده تا ميان شكني كه درنتيجه تزريق سورفاكتانت اتفاق مي افتد سازگارند. رفتار هر دو حالت بعد ازميان شكني خيلي مشابه هستند. افزايش دربازيافت نفت بااستفاده از سورفاكتانت براي آزمايشها دردماي اتاق IP oo% 5/8 است وبراي دماي ، IP oo% 5/6 بدست آورده شد.
