بخشی از مقاله
چکیده
پس از مراحل اولیه و ثانویه تولید، هنوز بخش زیادی از نفت درون حفرات سنگ مخزن به علت نیروی مویینگی بالا باقی مانده است که برای تولید آن استفاده از روشهای ازدیاد برداشت ضروری می باشد. به این منظور می توان از مواد فعال سطحی - سورفکتانت - استفاده نمود. از جمله راه های بررسی انجام این کاردر مخازن نفتی ، شبیه سازی فرآیند سیلابزنی با سورفکتانت است. تزریق سورفکتانت به مخزن به دو صورت پیوسته و توده ای انجام می پذیرد.
در این مقاله از شبیه ساز اکلیپس استفاده نموده و با استفاده از داده های سیال یکی از مخازن نفتی جنوب ایران ، در ابتدا اثر تزریق آب به عنوان یک مورد پایه جهت مقایسه میزان کارایی روش سیلابزنی با سورفکتانت در یک مدل سنتتیک بررسی شد سپس غلظت های مختلف سورفکتانت در سیلابزنی تزریقی به مخزن بصورت پیوسته بر روی مدل اجرایی گردید که درحالت سیلابزنی پیوسته با غلظت 3 درصد وزنی ،ضریب بازیافت نفت 92 درصد حاصل گردید.همچنین ضمن مقایسه روش تزریق توده ای میزان ضریب بازیافت نفت و دبی تولیدی آب و نفت در غلظت های مختلف باهم مقایسه شدند .
-1مقدمه
پس از تخلیه طبیعی مخازنی که جنس سنگ آنها از نوع آب دوست می باشد، در مرحله بازیافت ثانویه عموما از روش آب روبی - سیلابزنی با آب - استفاده می شود. پس از اتمام این مرحله باز هم مقداری نفت در نواحی جاروب شده باقی می ماند. این درجه از اشباع نفت مقداری است که در آن نفوذپذیری نسبی نقطه ی انتهایی نفت به صفر می رسد فلذا نفت نمی تواند در این اشباع شدگی تولید گردد که این امر به دلیل کشش بین سطحی بالا در بین نفت و آب است به عبارت دیگر نیروی حاصل از فشار مویینگی در مقابل نیروی حاصل از فشار تزریق آب ایستادگی می کند و مانع از جریان یافتن نفت موجود در حفرات کوچک محیط متخلخل - و سایر نقاطی که شعاع انحناع زیادی دارند - می گردد.
برای این منظور عموما از یک ماده فعال سطحی استفاده می شود که یکی از روش های ازدیاد برداشت نفت می باشد. بکار بردن مواد فعال سطحی روشی برای غلبه بر به تله افتادن نفت باقیمانده بوسیله ی کاهش کشش بین سطحی در بین آب و نفت است. کاهش کشش بین سطحی آب - نفت باعث کاهش فشار مویینه می شود و بنابراین اجازه می دهد که قطره نفت از میان حفرات کوچک و گلوگاه های محیط متخلخل نیز عبور نماید. به صورت تئوری اشباع نفت باقیمانده می تواند حتی تا مقدار صفر هم کاهش یابد و منجر به بازیافت 100%نفت باقی مانده شود. درجه موفقیت فرایند سیلابزنی با سورفکتانت وابسته به عوامل متعددی من جمله ارزیابی دقیق مشخصات سنگ مخزن قبل از انجام عملیات است. زیرا به دلیل طبیعت قطبی ای که این مواد دارند عموما بر روی سطح سنگ مخزن به واسطه نیروی الکترواستاتیکی جذب می شوند.
مولکول سورفکتانت حداقل دارای یک گروه هیدروفیلی و حداقل یک گروه هیدروفوبیک می باشد. قسمت هیدروفیلی همیشه سر و قسمت هیدروفوبیک - که زنجیر هیدروکربنی است - دم نامیده می شود. سورفکتانت ها به 4 گروه آنیونی، کاتیونی، غیر یونی و آمفوتری تقسیم می شوند. طی مطالعات آزمایشگاهی ، برداشت نفت از یکی از مخازن نفتی ایران بوسیله تزریق سورفکتانت آنیونی بررسی شد که سورفکتانت با غلظت 1500 بخش بر میلیون بیشترین میزان برداشت نفت را دارا بود
سورفکتانت های آنیونی بیشتر از همه در فرآیندهای بازیافت نفت بکار می روند زیرا جذب آنها در ماسه سنگها و رسها نسبتا کم است و پایداری آنها خوب و قیمت آنها نسبتا ارزان است.[2] مایسل تجمعی از 50 مولکول سورفکتانت یا بیشتر است غلظت مایسل بحرانی به عنوان کمترین غلظتی تعیین می شود که در بالاتر از آن مانومرها دسته ای می شوند تا مایسل ها را تشکیل دهند. در بالای آن ، افزایش بیشتر غلظت سورفکتانت تنها باعث افزایش غلظت مایسل ها می شود غلظت مایسل بحرانی یکی از مهم ترین کمیت ها برای یک محلول سورفکتانت است.
کشش سطحی محلول آبی سورفکتانت خالص در فراسوی غلظت بحرانی تغییر زیادی نمی کند در حالیکه قبل از رسیدن به آن با افزایش غلظت سورفکتانت کشش سطحی بتدریج کاهش می یابد. [3] سورفکتانت ها در شرایطی که آب مخزن حاوی غلظت بالای نمک باشد یا نفت مخزن اسیدی باشد تجزیه شده و بی اثر می شوند.[4] .همچنین یکی از مطالعات انجام شده برنامه ای با نام سودمند سازی مخازن به کمک تکنولوژیهای پیشرفته است که از سال 1992 به مدت 4 سال برروی مخازن نفت و گاز دریای شمال صورت گرفت.سورفکتانت ماده شیمیایی گران قیمتی می باشدکه همین گران قیمتی باعث محدودیت در مصرف شده است هرچند که افزایش نیاز به انرژی در کشورهای در حال پیشرفت مانند هند و چین به این معنی است که در آینده ای نه چندان دورپروژه های ازدیاد برداشت مانند سیلابزنی با سورفکتانت در اکثرمخازن عملیاتی شوند.
- 2روش تحقیق
برای مطالعه شبیه سازی سیلابزنی با سورفکتانت یک بخش از مخزن ماسه سنگی A انتخاب گردید . ابعاد بلوک های مدل در راستای محور های X و Y برابر 50 متر و ضخامت هر لایه بالایی، میانی و پایینی در راستای محور z یکسان و برابر با 5 متر در نظر گرفته شد.این مدل سینتتیک به صورت لایه ای با سه لایه و به صورت شبکه 10*10*3 آماده شد که جمعا 300 بلوک را به وجود آورد. برای پر کردن این مدل دو سیال نفت و آب استفاده شده است. فشار اولیه مخزن 277 بار در عمق مبنا 2600 متری در نظر گرفته شده است. سطح تماس آب نفت در عمق 2700متری فرض گردید.
سنگ مخزن عموما از جنس ماسه سنگ با تراکم پذیری 4.85*10-5 بر بار در فشار 277 بار با تخلخل 20 درصدی با نفوذپذیری 100 میلی دارسی در راستای x وy و همچنین 50 میلی دارسی در راستای z می باشد. عمق سطح زمین تا سقف مخزن برابر 2600 متر فرض گردیده است.مدل دارای دو چاه شامل یک چاه تولیدی و یک چاه تزریقی می باشد. مکان قرار گیری چاه ها در شکل 1 نشان داده شده است. هر دو چاه در هر سه لایه مشبک کاری شده اند. چاه تولیدی با مد کنترلی نرخ تولید مایع حداکثر 700 متر مکعب در روز اقدام به تولید نفت می نماید. چاه تزریقی نیز با همین نرخ آب خالص یا حاوی سورفکتانت به مخزن تزریق می نماید.در شکل 2 نفوذپذیری نسبی سیال مخزن نشان داده شده است.
شکل : 1 نمایی از مدل سینتتیک استفاده شده
