بخشی از مقاله
چکیده
امولسیون آب در نفت به دلیل ویژگیهای فیزیکی میتواند جایگزین مناسبی برای سایر روشهای ازدیاد برداشت نفت باشد. در این راستا پایداری امولسیون در زمان عملیات سیلاب زنی بسیار مهم است. تحقیقات نشان داده است که نانو مواد و امواج فراصوت هرکدام بهتنهایی بر پایداری امولسیون مؤثر هستند. لذا در این پژوهش تأثیر همزمان نانو مواد و تابش امواج فراصوت بر پایداری امولسیون آب در نفت با استفاده از نفت یکی از مخازن ایران، بررسی گردید. نتایج تحقیق نشان میدهد که تابش امواج فراصوت بر نفت حاوی آسفالتین، مقدار آب جداشده از امولسیون را کاهش میدهد. نتایج مشابهی هنگام کاربرد همزمان امواج فراصوت و نانو سیلیکا، حاصل میشود. نتایج آزمایشات سیلابزنی میکرو مدل با امولسیون حاکی از افزایش حدود 50 درصدی تولید نفت میباشد.
واژگان کلیدی: امولسیون آب در نفت، امواج فراصوت، نانو مواد، پایداری، ازدیاد برداشت.
.1 مقدمه
امولسیون را میتوان بر اساس مشخصات آن به سه دسته امولسیون آب در نفت، امولسیون نفت در آب و امولسیون پراکنده تقسیمبندی کرد . امولسیونها میتوانند به دلیل اختلاف حلالیت بین فاز پیوسته و فاز پراکنده، وجود یک عنصر حد واسط و استفاده از منبع انرژی برای مخلوط کردن فازها تشکیل شوند .[1] یکی از ابزارهای تشکیل امولسیون امواج فراصوت میباشد. امواج فراصوت امواج مکانیکی فشاری با فرکانس بیشتر از 20 کیلوهرتز هستند. امواج فراصوت بسیار قوی، حبابهای میکرو بخار/خلأ را در محیط مایع تولید میکنند. این حبابها تا بزرگترین اندازه متناسب با فرکانس امواج، رشد سپس تخریب و انرژی خود را آزاد میکنند . هر چه فرکانس بیشتر باشد، اندازه حفرهها کوچکتر است. امواج فراصوت با شدت موج زیاد میتوانند در یک سیکل، حفره را تا بیشینه رشد دهد .[2]
استفاده از امولسیون آب در نفت با درصد بالای آب پتانسیل بالایی برای افزایش بازیافت نفت در عملیات ازدیاد برداشت را دارد. دو پارامتر مهم استفاده از امولسیونها در عملیات ازدیاد برداشت پایداری و رئولوژی آنهاست. تحقیقات نشان داده است انواع نانو مواد با توجه به نوع امولسیون و امواج فراصوت در شدت و فرکانسهای مختلف میتواند باعث تشکیل و افزایش پایداری امولسیون شود .[3-4] لذا هدف اصلی این تحقیق بررسی آزمایشگاهی، تأثیر کاربرد همزمان امواج فراصوت و نانو مواد بر پایداری امولسیونهای آب در نفت و همچنین بررسی سناریوهای مختلف سیلاب زنی به کمک امولسیون پایدار شده میباشد.
.2 روش و مراحل تحقیق
در این تحقیق از نفت یکی از مخازن ایران ، آب خلیجفارس بهمنظور ساخت امولسیون و سیال جابهجا کننده در میکرو مدل، گلیسرول به عنوان مدل نفت جابهجاشونده در میکرومدل، نانو سیلیکا آبگریز بهعنوان عامل پایدارکننده امولسیون با متوسط اندازه ذرات 20 نانومتر استفاده شد.
برای اندازهگیری گرانروی نفت خام و امولسیون آب در نفت از رئومتر بروکفیلد1 مدل DV-3 استفاده شد. همگنسازی نانو ذرات در امولسیون و همچنین تأثیر مستقیم امواج فراصوت بر نفت با استفاده از دستگاه فراصوت پربدار مدل UW2070، استفاده میگردد. تزریق سیالات مختلف به میکرو مدل ناهمگن با تخلخل %47 و انجام تستهای تزریق با پمپ سرنگی مدل فیوژن12 انجام شد.
کارائی امولسیونهای ساختهشده در عملیات ازدیاد برداشت با استفاده از میکرو مدل ناهمگن با دبی تزریق 0/03 میلیلیتر بر دقیقه تزریق بررسی شد. این عملیات در سناریوهای مختلف شامل موارد زیر با دو بار تکرار انجام و بازیافت نهائی با استفاده از نرمافزار فتوشاپ تعیین گردید.
.3 ارائه و تحلیل نتایج
امولسیون آب در نفت با نسبتهای مختلف آب، ساخته شد. بر مبنای سنجش و ارزیابی گرانروی امولسیون، حداکثر نسبت حجمی آب حلشده در نفت مورد نظر برابر 2 تعیین گردید. پایداری امولسیون ساختهشده تحت تابش مستقیم امواج فراصوت - شکل - 1 و غلظتهای مختلف نانو سیلیکای نفت دوست بررسی شد، در دمای 20œC در پایان 8 روز اول تنها 9 درصد از آب موجود از امولسیون ساختهشده با 0/02 درصد وزنی نانو سیلیکا جدا شد - شکل . - 2 با افزایش غلظت نانو سیلیکای نفت دوست به 0/05 درصد وزنی این مقدار به 0/04 آب جداشده رسید - شکل . - 3
شکل .1 بررسی پایداری امولسیون آب در نفت تشکیلشده تحت تابش مستقیم امواج فراصوت
امولسیونهای ساختهشده تحت تابش مستقیم امواج فراصوت و درصدهای وزنی مختلف نانو سیلیکا نفتدوست در دمای 65œC قرار گرفت. افزایش دما تأثیر بسیار زیادی بر جدایش آب از نفت داشت. پس از یک روز اول نزدیک به 50 درصد آب از امولسیون ساختهشده با 0/05 درصد وزنی نانو سیلیکا جدا شد و این میزان در پایان روز ششم به مقدار ثابت رسید استفاده از غلظتهای مختلف نانو باعث بهبود پایداری نسبی امولسیون در روز اول گردید بهگونهای که باعث کاهش %15 میزان آب جداشده از امولسیون شد. درنهایت %12 آب در امولسیون ساختهشده با 0/05 وزنی نانو سیلیکا و امواج فراصوت ثابت باقی ماند - شکل . - 4
شکل .2 تأثیر نانو سیلیکای نفتدوست 0,02 - درصد وزنی - و امواج فراصوت بر پایداری امولسیون آب- نفت
شکل .3 تأثیر نانو سیلیکای نفت دوست 0,05 - درصد وزنی - و امواج فراصوت بر پایداری امولسیون آب- نفت
در ادامه کارائی امولسیون تهیه شده تحت شرایط بهینه برای عملیات ازدیاد برداشت در یک میکرومدل بررسی گردید. جمع بندی نتایج سناریوهای مختلف در شکل 5 ارائه شده است. این نتایج حاکی از تاثیر گذاری بارز میکروامولسیون در مقایسه با سیلاب زنی با آب است.
