بخشی از مقاله
چکیده
در این مطالعه بهمنظور بررسی تغییر ترشوندگی سنگ کربناته از حالت نفت دوست به آبدوست در عملیات ازدیاد برداشت از ترکیب مواد فعال سطحی و امواج فراصوت استفادهشده است. اگرچه در چند دهه اخیر تأثیر امواج فراصوت بر روی جریان سیال چند فازی در محیط متخلخل بررسیشده است؛ تاکنون تأثیر این امواج بر روی خصوصیات فیزیکی ناشی از تعامل بین سنگ و سیال از قبیل ترشوندگی بررسی نشده است. در این مطالعه از آب دریا بهعنوان نمونه سیال، از یک نمونه سنگ کربناته بهعنوان نمونه سنگ و از دستگاه امواج فراصوتی حمامی با توان 60 وات و فرکانس 40 کیلوهرتز برای ایجاد امواج فراصوت و در کنار آن از سورفکتنت آنیونی سدیم دو دسیل سولفات برای بررسی اثر ترکیبی امواج فراصوت و مواد شیمیایی استفادهشده است. نتایج نشان داد که ترشوندگی سطح سنگ وابسته به دمای ناشی ارتعاشات و مدتزمان ارتعاش میباشد. افزایش مدتزمان ارتعاش و به دنبال آن افزایش دمای محیط موجب افزایش حلالیت مواد فعال سطحی و کاهش جذب این مواد بر روی سطح سنگ شد. درنهایت امواج فراصوت با حذف فیلم نفت از روی سطوح حفرات موجب کاهش زاویه تماس از 67/6 به 20 درجه شد.
واژههای کلیدی: مخازن کربناته، تغییر ترشوندگی، مواد فعال سطحی، امواج فراصوت
.1 مقدمه و مبانی نظری
ازدیاد برداشت نفت از مهمترین مراحل تولید از مخازن هیدروکربنی به شمار میرود. در حال حاضر حداکثر تولید از مخازن نفتی با اعمال روشهای بهبود اولیه و ثانویه تنها حدود %50-20 از نفت درجای اولیه میباشد. علت اصلی این پدیده ناشی از این واقعیت است که حدود %80-50 نفت به دلیل جذب بر روی سطح سنگ و گیرافتادن درون منافذ در زیرزمین باقی میماند .[1] اخراًی تحقیقات زیادی در زمینه افزودن مواد فعال سطحی به آب تزریقی در عملیات سیلابزنی انجامشده است بهطوریکه این مواد به دلیل فعالیت بالا در فصل مشترک آب و نفت، توانایی جداسازی اجزای نفت خام چسبیده به سطح سنگ را دارا میباشند که این امر موجب تغییر ترشوندگی سطح میگردد .[2] این روشغالباً هزینهبر است و برای استفاده از آنها به طیف گستردهای از دستگاههای سطحی نیاز میباشد. علاوه بر این، ازلحاظ زیستمحیطی خطرناک بوده و همچنین محدودیتهای فنی بسیاری را شامل میشود؛ یکی از این روشها که دارای ریسک کمتری میباشد استفاده از امواج فراصوت است 3] و .[4
استندس و اوستد - 2000 - 1 سورفکتنتهای کاتیونی را به علت دفع غیرقابلبازگشت کربوکسیلات موجود در نفت از سطح سنگ نسبت به انواع دیگر مواد فعال سطحی در تغییر ترشوندگی سنگ مخزن کربناته نفت دوست به آبدوستی مؤثرتر پیشنهاد کردند . [2] حمیدا و باباداگلی - 2008 - 2 نشان دادند که به کار بردن امواج فراصوت بر روی یک لوله مویین نیروی مویینگی را افزایش داده و بر روی خواص ترشوندگی لوله مرتعش اثر میگذارد .[5]
با توجه به اهمیت ترشوندگی بر نحوه توزیع و نهاتاًی حرکت سیالات مختلف در محیط متخلخل، اخراًی مطالعات زیادی دراینارتباط صورت گرفته است. کاربرد مواد فعال سطحی برای تغییر ترشوندگی توسط محققین مختلفی موردبررسی قرارگرفته است 6] و [7 اما تاکنون تاثیرترکیبی امواج فراصوت و محلول سورفکتنت بر روی تغییر ترشوندگی موردبررسی قرار نگرفته است که در پژوهش حاضر به بررسی آن پرداخته میشود.
.2 مواد، روش و مراحل تحقیق
سورفکتنت مورداستفاده در این تحقیق سورفکتنت آنیونی سدیم دو دسیل سولفات - SDS - با فرمول ساختاری CH3 - CH2 - 11C6H4SO3Na با جرم مولکولی 348/46 گرم بر مول از شرکت آلمانی مرک میباشد. نفت مورداستفاده نیز از میدان نفتی مارون با درجه API برابر با 29 و آسفالتین 2/75 درصد میباشد. آبشور مورداستفاده آب خلیجفارس با 7/9 pH و TDS 72 - جدول 1 ترکیب درصد نمونه آب دریا - [8] و نمونه سنگ متخلخل کربناته بهعنوان سنگ مخزن استفادهشده است.
اندازهگیری زاویه تماس با استفاده از دستگاه G2 انجام شد و تحلیل نتایج و محاسبه زاویه تماس از طریق نرمافزار ImageJ صورت گرفت. برای بررسی اثر امواج فراصوت از دستگاه GT sonic مطابق شکل 1 که خصوصیات آن در جدول 2 آمده استفاده شد.
جدول :2 خصوصیات دستگاه امواج فراصوت GT Sonic
نمونههای سنگها با ابعاد تقریبی 2/5 × 2/5 × 0/5 سانتیمتر تهیه گردید و برای حذف زبری سطح صیقل داده شدند. پس از شستشو، به مدت یک هفته درون نفت خام با نسبت حجمی دو برابر حجم نمونه سنگ در دمای 90 درجه سانتیگراد جهت نفت دوست شدن قرار دادهشده است. با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات قجاوند و نور محمد - 1392 - بهترین غلظت سورفکتنت آنیونی که پتانسیل لازم را برای خارج نمودن خود به خودی نفت از سنگ کربناته دارد در 2× CMC میباشد [8]؛ بنابراین صفحات سنگ پس از نفت دوست شدن درون محلولها ساختهشده سورفکتنت-آب دریا با غلظتی برابر با 0/008 درصد وزنی درون بشر قرار داده شد. این بشر حاوی صفحات، درون دستگاه امواج فراصوت قرار گرفت. به علت اینکه در قسمتهای مختلف این دستگاه توان و شدت دستگاه میتواند متفاوت باشد و بیشترین انرژی دستگاه در مرکز میباشد [9] در تمامی آزمایشها سعی گردید که آزمایشات بهگونهای انجام شود که صفحاتدقیقاً در مرکز دستگاه قرار بگیرند و همچنین برای جلوگیری از افزایش دما از سیستم گردش آب استفاده شد. آزمایشات برای دو دمای 24 و 60 درجه سانتیگراد و مدتزمان 15 و 30 دقیقه - دو بار تکرار - انجام شد. پس از انجام آزمایشات نمونه سنگ خشکشده را درون دستگاه G2 قرار داده و پس از ریختن یک قطره آب دریا از طریق سوزن دستگاه زاویه تماس میان قطره با سطح نمونه پس از 10 ثانیه اندازهگیری شد.
.3 ارائه و تحلیل نتایج
شکل 2 نمودار تغییرات زاویه تماس نسبت به پارامترهای مختلف را بهصورت میانگین نشان میدهد. این تغییرات زاویه تماس، نتایج میزان اختلاف زاویه تماس بعد از قرار گرفتن در معرض امواج فراصوت و بعد از کهنه کردن 1 را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میشود در دمای 24 درجه سانتیگراد و برای مدتزمان 15 و 30 دقیقه این اختلاف زاویه تماس برابر با 29/21 و 32/56 میباشد؛ اما در دمای 60 درجه سانتیگراد و برای مدتزمان 15 و 30 دقیقه ترتیب برابر با 45/69 و 47/6 میباشد.
شکل :2 نمودار تغییرات زاویه تماس نسبت به پارامترهای مختلف تحت اثر امواج فراصوت و محلول سورفکتنت
همانطور که نتایج نشان میدهد در دمای 60 درجه سانتیگراد بیشترین اختلاف زاویه تماس مشاهدهشده است. امواج فراصوت موجب افزایش حلالیت سورفکتنت به داخل نفت شده و درنتیجه موجب کاهش شدید نیروی بین سطحی میگردد و فشار مویینگی ناشی از قطرات نفت به دام افتاده را کاهش میدهد و درنتیجه موجب حرکت نفت خواهد شد. در این صورت فیلم سطحی ضعیف نفت را در گلوگاه ایجاد میکند. اثر دیگری که این امواج گذاشته، موجب توسعه فرآیند تشکیل میسل گشته است همانطور که در شکل -3الف مشاهده میگردد محلول کاملاً شفاف بوده است و تنها بعد از سپری شدن چند دقیقه رنگ محلول مطابق به شکل -3ب به نیمه شفاف درآمده است؛ بنابراین در غلظت بالای CMC این امواج به ایجاد میسل سرعت بخشیده و خروج نفت از روی سطوح دیواره حفرات را افزایش میدهد و درنهایت موجب تغییر ترشوندگی سطح سنگ به حالت آبدوستی میگردد. علاوه بر این تأثیرات افزایش دما موجب آشام خود به خودی بیشتر سورفکتنت میشود و درنهایت موجب تغییر بیشتر زاویه تماس به سمت آبدوستی بیشتر میشود .[2]
