بخشی از مقاله
خلاصه
آنالیز مغزه یکی از مهمترین بخشهای از مهندسینفت میباشد، که اطلاعات ارزندهای را از مخازن فراهم میآورد. لذا در دسترس بودن این اطلاعات کمک شایانی به شناخت بیشتر از مخزن فراهم آورده و در دراز مدت سبب کمک به امر تولید صیانتی از مخازن مینماید. متاسفانه فرایند انجام آزمایشهای آنالیز مغزه چه در بخش آنالیز روتین و چه در بخش آنالیز ویژه مغزه بسیار زمانبر میباشند.
با توجه به اینکه فرایند شستشو بر روی تمامی نمونههای پلاگ باید صورت بگیرد تا این نمونهها آماده برای آزمایشهای بعدی در فرایند مطالعات روتین و ویژه مغزه باشند، این فرایند از اهمیت ویژهای برخوردار میباشد. فرایند شستشو، یک فرایند نسبتا طولانی بوده و ممکن است از 2 الی 12 هفته به طول بیانجامد. بدیهی است که با توجه به اینکه بدون اجرای این فرایند، امکان انجام آزمایشهای بعدی امکان پذیر نمیباشد، لذا استفاده از حلالی که بتواند به این فرایند سرعت ببخشد، ضروری به نظر میرسد.
برای تعیین زمان پایان شستشو روشهای مختلفی وجود دارد که به دو دستهی کمی و کیفی تقسیم میشود. به منظور تعیین کیفی زمان پایان شستشو از روش چشمی استفاده میشود که بدیهی است دقت لازم را ندارد. به منظور تعیین زمان پایان شستشو به صورت کمی میتوان از تغییر تخلخل و تراوایی نمونه در حین شستشو استفاده شود که این روش بسیار زمانبر میباشد.
هدف از این طرح به کار بردن روش کدورتسنجی به منظور اندازهگیری کمی سرعت شستشوی مغزههای نفتی با حلال و تشخیص دقیق زمان پایان شستشو در کمترین زمان ممکن میباشد. ایده استفاده از روش کدورتسنجی جدید بوده و تاکنون در منابع مورد استفاده قرار نگرفته است.
.1 مقدمه
فرایند شستشوی مغزهها یکی از فرایند های نسبتا طولانی در آنالیز مغزه می باشند. زمان شستشوی مغزهها وابسته به میزان تراوایی سنگ مورد نظر و همچنین گرانروی سیال - نفت - موجود در سنگ می باشد. با کاهش تراوایی سنگ و افزایش گرانروی نفت موجود در نمونه، زمان آزمایش به صورت تساعدی افزایش می یابد. به طور متوسط شستشوی نمونهها وابسته به حجم نمونهها در حدود 2 الی 12 هفته به طول میانجامد. بنابراین زمان بسیار زیادی در آنالیز روتین مغزهها صرف تنها شتشوی مغزه ها میگردد که کاهش این زمان می تواند کمک به سزایی در کاهش زمان انجام آزمایش های روتین مغزه و در نتیجه در دسترس قرار گرفتن نتایج ارزشمند حاصل از این آنالیز ها نماید.
برای شستشو اغلب از حلال های قطبی و غیر قطبی برای نمونه ها استفاده می گردد. از این حلال ها برای انحلال هیدروکربن موجود در سنگ و همچنین نمک موجود درآب سازندی استفاده می شود. امروزه از حلال های مختلفی برای شستشوی مغزه ها استفاده می شود که معمولا انتخاب حلال مناسب مبتنی بر تجربه آزمایشگاه در استفاده از حلالهای مختلف وابسته است. زمانی که یک مغزه در فرایند شستشو تمیز می گردد، شستشو زمانی موفق خواهد بود که تمامی آلودگی های موجود در سنگ حذف گردد.
استفاده از روش شستشو به روش سوکسله گرم و خشک کردن نمونه در آون، روش استاندارد امروز دنیا می باشد.انتخاب حلال مناسب جهت تمییز کردن مغزه وابسته به خواص سنگ و نفت است. واکنش بین سطح و نفت بستگی به بار سطح سنگ و عدد اسیدی و بازی نفت دارد.به عنوان مثال در سنگ های کربناته مقدار عدد اسیدی, اجزای قطبی با بار منفی, موجود در نفت به اندازه واکنش پذیری سنگ های کربناته حائز اهمیت است. چالش اصلی در تمیز کردن مغزه های کربناته شکستن پیوند بین اجزای اسیدی - دارای بار منفی - با سطح سنگ است.
در سنگ های مخزن کربناته گزارش شده است که سطح سنگ در صورتی که pH کمتر از 9,5 داشته باشد، دارای بار مثبت بوده که به علت غلظت بالای Ca2+ می باشد.بنابراین میزان عدد اسیدی که در مولفه های با بار منفی در نفت خام حضور دارند نیز بر روی واکنش پذیری سطح سنگ در سنگ های کربناته نیز تاثیر گذار خواهد بود. برای شستشوی ماسه سنگ باید از حلال اسیدی و برای شستشوی سنگ آهک باید از حلال بازی استفاده کرد.
اگر نمونه سنگ مخزن حاوی گچ و یا رس نباشد، از تمامی روش های فوق می توان برای نمونه استفاده نمود ولی در صورتی که نمونه حاوی سنگ گچ باشد باید نمونه را در دماهای پایینتری خشک نمود تا گچ موجود در نمونه به اندیریت تبدیل نگردد. همچنین اگر نمونه حاوی رس باشد باید نمونه به روشی شستشو و خشک گردد تا آسیبی به ساختار رس موجود در نمونه وارد نگردد و تغییری در تراوایی نمونه به وجود نیاید. این موارد تنها بخش کوچکی از نکاتی می باشند که در حین شستشوی نمونه های باید رعایت گردند.
برای تعیین زمان پایان شستشو روش های مختلفی وجود دارد که به دو دسته ی کمی و کیفی تقسیم میشود. به منظور تعیین کیفی زمان پایان شستشو از چشم استفاده میشود که بدیهی است دقت لازم را ندارد. به منظور تعیین زمان پایان شستشو به صورت کمی می توان از تغییر تخلخل و تراوایی نمونه در حین شستشو استفاده شود که این روش بسیار زمان بر میباشد. هدف از این طرح به کار بردن روش کدورت سنجی به منظور اندازه گیری کمی سرعت شستشوی مغزه های نفتی با حلال و تشخیص دقیق زمان پایان شستشو در کمترین زمان ممکن میباشد.
.2 روشهای شستشوی مغزه
شستشوی نمونههای سنگ مخزن اعم از پلاگها و یا مغزهها یکی از مراحل اصلی در فرایند آزمایش های روتین مغزهها می باشد. روشهای متعددی برای شستشوی نمونههای مغزه و یا پلاگ معرفی شده اند که از آن جمله می توان به روش های زیر اشاره کرد:
· استفاده از حلال در دستگاه سانتریفیوژ
· استخراج به کمک حلال مبتنی بر روش خروج گاز
· استخراج به کمک سیال فوق بحرانی
· خشک کردن در نقطه بحرانی
· روشهای مبتنی بر تقطیر-استخراج
· تزریق حلال به درون نمونه مغزه
از سانتریفیوژ با طراحی ویژه می توان برای تزریق حلال به نمونه مغزه استفاده کرد . هرچه تراوایی مغزه کمتر و استحکام آن بیشتر باشد سرعت گردش باید بالاتر رود.[6] در روش استخراج با حلال به وسیله ی رانش گاز تا زمانی که مغزه از هیدروکربن پاک شود در معرض چرخه های تکراری حل شدن داخلی یا رانش گاز محلول قرار میگیرد. باقی مانده حلال و آب به وسیله ی کوره خشک کن برداشته میشود.
وقتی مغزه از مخزن به سطح زمین می آید انبساط گاز مقداری از نفت و آب نمونه را خارج می کند و باعث میشود که بعضی از حفرات نمونه پر از گاز شود. حال اگر حلال مناسب شامل گاز محلول استفاده کنیم و فشار هیدرولیکی لازم روی آن گذاشته شود حلال با نفت نمونه مخلوط میشود در این زمان اگر فشار را دوباره به فشار اتمسفری برگردانیم مقداری ازنفت باقی مانده حذف میشود. برای این روش استخراج کربن دی اکسید بهترین انتخاب است زیرا هم خطر انفجار و آتش سوزی کمی دارد و هم قابیلت انحلال بالایی در اکثر حلال ها دارد. از جمله حلال هایی که می توان در این روش به کار برد می توان به نفتا, تولوئن و یا مخلوط حلال ها اشاره کرد
برای نوع های خاصی از نفت خام , اگر محفظه مغزه با حمام آب یا بخار تحت حرارت قرار بگیرد باعث کاهش زمان شستشو میشود. یک کاربرد موفقیت آمیز این روش استفاده از کربن دی اکسید و تولوئن در فشار 200psig و تحت فشار هیدرولیکی 1000psig با چرخه های حدودا 30 دقیقه ای است.
روش استخراج با تزریق حلال در فشار مستقیم به این صورت است که با تزریق یک یا چند حلال در دمای اتاق می توان هیدروکربن و نمک را از سنگ مخزن استخراج کرد. فشار به کار برده شده باید وابسته به تراوایی نمونه و در بازه 10 تا 1000 پام باشد. حجم حلال به کار برده شده بستگی به میزان هیدروکربن موجود در نمونه و نوع حلال دارد.
روش استخراج با تقطیر به این صورت است که از یک دستگاه سوکسله و حلال و یا حلال های مناسب به منظور حل کردن و استخراج نفت و آب نمک استفاده میشود. استخراج باید طوری طراحی شود که نفت و آب مملو از حلال از استخراج کننده به درون ظرفی که حلال تازه دائما تقطیر, میعان و دوباره به استخراج کننده باز می گردد سیفون شود. در این روش از دستگاهی به نام استخراج کننده سوکسله که در سال 1879 توسط فرنز وون سوکسله اختراع شد استفاده میشود. شکل 1 اجزای مختلف این دستگاه را نشان می دهد.
