بخشی از مقاله
چکیده
در مخازن گاز میعانی در اثر تخلیه با گذشت زمان ، فشار کاهش یافته و در مقادیر پایینتر از فشار نقطه شبنم قطرههای مایع از داخل فاز گاز آزاد شده و در نزدیکی دهانه چاه تجمع پیدا میکنند . این امر موجب پدیدهای به نام انسداد میعانی خواهد شد که اثرات منفی کاهش تولید گاز را به دنبال دارد. یک روش نوین برای کاهش تجمع میعانات، تغییر ترشوندگی ناحیه اطراف چاه با استفاده از نانوسیالات است که با جذب بر روی سطح سنگ موجب تغییر ترشوندگی شده و در نتیجه آن، تراوایی نسبی گاز و تحویلپذیری چاه افزایش مییابد.
در این مطالعه آزمایشهای زاویه تماس و آشام خودبهخودی برای اندازهگیری و ارزیابی تغییر ترشوندگی با استفاده از نانوذره سنتزشده سیلیکا بهکار گرفته شد. نتایج نشان داد که زاویه تماس قطره میعان و آب پس از تغییر ترشوندگی برای هر دو سنگ افزایش مییابد. همچنین مقایسه نتایج حاصل از بازدهی گاز توسط آزمایش آشام در دو حالت قبل و بعد از تغییر ترشوندگی نشان داد که با بهبود سطح به سمت گازدوستی، آشام آب به درون مغزه کاهش مییابد که این امر بیانگر تغییر ترشوندگی به سمت مایعگریزی با استفاده از نانوذره سیلیکا میباشد.
.1 مقدمه
مخازن گاز میعانی نوع خاصی از مخازن گازی هستند که دمای آنها بین دمای بحرانی و حداکثر دمای دو فازی قرار میگیرد. در این مخازن هنگامی که فشار مخزن بالای فشار نقطه اشباع - شبنم - باشد تنها فاز موجود در مخزن، فاز گاز است اما در اثر تولید از مخزن فشار اولیه مخزن کاهش پیدا میکند و به محض رسیدن فشار مخزن به زیر فشار نقطه شبنم، اجزای سنگین موجود در فاز گاز شروع به چگالش نموده و در شرایط مخزنی به صورت غشایی جدارههای سنگ مخزن را میپوشانند
روشهای مختلفی همچون تزریق گاز، حفر چاه افقی، شکاف هیدرولیکی و... برای افزایش بهرهوری مخازن گاز میعانی به کار رفته است که این روشها در زمانهای طولانی کارآمد نبوده و به صورت موقتی موجب حفظ فشار مخزن و افزایش تولید گاز میشوند
یک راه حل ارزنده برای افزایش نرخ تولید گاز تغییر ترشوندگی سنگ مخزن از حالت مایعدوست به حالت گازدوست میباشد . به کارگیری تغییر ترشوندگی برای رفع انسداد میعانات در اطراف دهانه چاه در ابتدا توسط لی و فیروزآبادی مطرح شد
آنها تغییر ترشوندگی سطح سنگ گچ و ماسهسنگ را بررسی کردند. نتایج نشان داد هنگامی که ترشوندگی سیستم از مایعدوست به سمت گازدوست تغییر پیدا کند، تحویلپذیری چاه افزایش مییابد. آنها همچنین دریافتند که با تغییر ترشوندگی، بازدهی میعانات و تراوایی نسبی گاز در اشباع نفت باقیمانده افزایش مییابد. تنگ و فیروزآبادی به بررسی مواد پلیمری حاوی گروههای عاملی فلوردار در دمای 90 درجه سانتیگراد پرداختند و پایداری این ماده را در دمای مخزن بررسی کردند
گیلانی با آزمایشهایی همچون آشام و زاویه تماس به بررسی ترشوندگی ماسهسنگ و سنگ آهک پرداختند .[7] لی و همکاران نیز برای بررسی ازدیاد برداشت از مخزن گاز میعانی - Donpu - دانپو در چین تغییرات ترشوندگی را با استفاده از ماده فعال سطحی فلوئور کربن - WA12 - با فعالیت بالای سطح، پایداری شیمیایی و حرارتی بالا بر روی مغزه با تراوایی کمتر از 0,1 میلی دارسی مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که تراوایی نسبی گاز و آب پس از تغییرترشوندگی به سمت گازدوستی، به طور چشمگیری افزایش مییابد. مقدار آب باقیمانده نیز از 43/38 درصد به 26/77 درصد کاهش مییابد
یکی از روشهای نوین در تغییر ترشوندگی سنگها استفاده از نانوذرات میباشد. نانو مواد با قطر بین 1 تا 100 نانومتر دارای خواص منحصر به فردی از جمله نسبت سطح به حجم بالا میباشند و در مقایسه با مواد استفاده شده در روشهای شیمیایی ازدیاد برداشت، با محیط سازگاری بیشتری داشتهاند. در حقیقت جذب نانوذرات بر روی سطح سنگ خاصیت زبری ایجاد کرده که میتوانند موجب رانش مایعات بر روی سطح شوند. بنابراین زبری سنگ و انرژی سطح دو عامل بسیار مهم هستند که ترشوندگی را تحت تأثیر قرار میدهند. سطوح فوق مایع گریز با ایجاد ساختارهای زبر با انرژی سطحی کم به وجود میآیند
اسماعیلزاده و همکاران با انجام آزمایشهای زاویه تماس و اندازهگیریهای آشام خود به خودی، با استفاده از دو نانوذره به همراه مادههای شیمیایی فلوئوردار تغییر ترشوندگی سطح کربناته را به سمت فوق مایع گریزی بردند. تصاویر میکروسکوپی گرفته شده از این سنگها زبری ایجاد شده توسط نانو مواد را نشان داد. این نانوذرهها حتی برای مایعاتی با انرژی سطحی حدود 23-72/3 mn/m توانایی ایجاد خاصیت مایعگریزی را داشتند و به صورت عملی برای کاهش تجمع میعانات استفاده شده و موجب افزایش تولید گاز شدند
اخیرا جیافنگ و همکاران تأثیر استفاده از نانوذرات به همراه ماده فعال سطحی فلوردار بر روی تغییر ترشوندگی ماسه سنگها را مورد مطالعه قرار دادند . آنها دریافتند که پس از بهبود سطح با FG-40 اصلاح شده به همراه نانوذرات سیلیکا در مقایسه با FG-40 به تنهایی، موجب میشود که ترشوندگی تغییر بیشتری پیدا کند .لذا در اکثر تحقیقات انجام شده، تأثیر مواد شیمیایی سرفکتانت دار بر ترشوندگی مخازن گاز میعانی به عنوان روش مؤثر رفع میعانات بررسی شده است و تحقیقات کمتری بر روی تأثیر نانوذره بر تغییر ترشوندگی سنگ کربناته در مخازن گاز میعانی انجام شده است. هدف از این مطالعه بررسی نانوذرات سیلیکا اصلاح شده بر روی تغییر خصوصیات ترشوندگی سطح از سمت مایعدوستی به سمت گازدوستی با استفاده از آزمایشهای آشام و زاویه تماس میباشد.
.2 روش و مراحل تحقیق
-1-2 آمادهسازی نانوسیال :
در این مطالعه نانوسیلیکا اصلاح شده حاوی گروههای فلوردار مورد استفاده قرار گرفته است . از دو مغزه کربناته که خواص آنها در جدول 1 ذکر شده برای مطالعه استفاده شده است. پس از اصلاح نانوذرات با فلوئور نانوذره با غلظت 0,08 درصد وزنی به عنوان غلظت بهینه برای تغییر ترشوندگی به سمت گازدوستی انتخاب گردید. سیال پایه این نانوسیال اتانول میباشد. آب با شوری - - 20000 ppm و دکان نرمال برای اندازهگیری زاویه تماس استفاده شد. هوا به عنوان فاز گاز در نظر گرفته شد.
جدول :1 خواص پتروفیزیکی به دست آمده از دو نمونه.
-2-2 اندازهگیری زاویه تماس:
یکی از روشهای کمی برای اندازهگیری ترشوندگی مغزهها اندازهگیری زاویه تماس روی سطوح سنگ میباشد. پس از شست-وشوی ورقه نازک با استفاده از تولوئن و خشک کردن در آون در دمای 120 درجه سانتیگراد، زاویه تماس مایعات مختلف بر روی ورقه نازک تعیین میگردد. تصاویر قطرهها با نرم افزار IMAGE J آنالیز میگردد. پس از اندازهگیری زاویه تماس اولیه، سپس ورقههای نازک را به مدت دو روز در داخل محلول نانوسیال قرار داده و پس از خشک شدن برشها در آون، زاویه تماس بعد از تغییر ترشوندگی نیز با همین روش تعیین میگردد.
-3-2 آزمایشهای آشام خود بهخودی:
جابهجایی سیال غیرتر توسط سیال تر آشام نام دارد. آزمایشهای آشام به منظور ازریابی عملکرد نانوسیال در تغییر ترشوندگی و تعیین رفتار نفوذ خودبهخودی مایع برای هرکدام از مغزهها صورت گرفت، به این صورت که مغزه اشباع از هوا از یک تکیهگاه آویزان شده و در داخل ظرف حاوی سیال - آب نمک با شوری - 20000 به صورت غوطهور قرار داده میشود. از ترازوی دیجیتال برای ثبت کردن وزن آب نفوذی به داخل مغزه استفاده شد. در هنگام آشام آب به داخل مغزه، وزن مایع نفوذی با زمان ثبت میشود این کار تا زمانی ادامه پیدا میکند که دیگر تغییری در وزن مغزه حاصل نشود. مقدار آبی که به داخل مغزه اشباع می-شود با زمان رسم میشود. پس از اشباع کردن مغزهها از نانوسیال آشام آب به داخل آنها اندازهگیری میشود.
.3 ارائه و تحلیل نتایج
شکل 1 زاویه تماس اندازهگیری شده برای سیستم سنگ، هوا در حضور آب و قطره میعان را نشان میدهد. قبل از تغییر ترشوندگی با نانوسیال، قطره ان دکان با تماس بر روی سطح سنگ پخش شد که بیانگر مایعدوستی سطوح میباشد. اما همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است زاویه تماس برای قطره ان دکان و آب به ترتیب از 0 و 83 به 87 و 110 برای سنگ A و از 0 و 50 به 72 و 127 برای سنگ B افزایش مییابد که این افزایش برای قطره ان دکان از آب بیشتر است و بیانگر مایع-گریزی سطح میباشد.
شکل .1زاویه تماس قطره آب و ان دکان به ترتیب بر روی سطح سنگ - - b, a - A قبل از تماس با نانوسیال - d,c بعد از تماس با نانوسیال
شکل.2زاویه تماس قطره آب و ان دکان به ترتیب بر روی سطح سنگ - - b, a - B قبل از تماس با نانوسیال - d,c بعد از تماس با نانوسیال
شکل 3 نتایج آشام نانوذره قبل و پس از بهبود با نانوسیال را برای سیال آب نمایش میدهد. ترشوندگی نقش مهمی در فرایند آشام دارد و این عامل تولید گاز را کنترل میکند.
