بخشی از مقاله
چکیده
مدت چندان زیادي نیست که محققان شروع به مطالعهي مسئلهي مهاجرت ذرات در محیط متخلخل مخزن نمودهاند. مشاهدات تایید می نمایند که جریان سیال در شرایط خاصی میتواند بسیار مخرب باشد و ریز ذراتی که درون خلل و فرج وجود دارند و از استحکام کافی برخوردار نیستند را از جاي خود جابجا نموده و در مکانهاي دیگري رسوب دهد یا در گلوگاههاي تنگ، به تله بیندازد. تزریق آب به داخل سازند از دیرباز یکی از روشهاي افزایش بازدهی تولید از مخازن نفتی بوده است که با ایجاد مکانیزمهاي فیزیکی و شیمیایی می تواند باعثبهبود تولیدنفت گردد. اما در کنار سودمنديهاي آن باید در نظر داشت که فرایند تزریق آب، خود میتواند آسیبهاي بسیار زیاد و جبرانناپذیري را به مخزن وارد نماید. در بسیاري از آزمایشات و تجربههاي میدانی ثابت شده است که جریان سیال به صورت تزریق و یا تولید منجر به تحریک ریز ذرات میشود که همین اتفاق ساده که توسط ریز ذرات بسیار کوچک انجام میگیرد، میتواند بسیار مخرب بوده و تراوایی و در نتیجه قابلیت تولید و تزریق را به شدت کاهش دهد.
اما همهي این حالات در مخزن غیر قابل اجتناب بوده و فقط میتوان تاثیر مخرب فرایند مذکوررا با روشهایی تقلیل داد. این روشها معمولا با ایجاد تغییرات شیمیایی در آب تزریقی و تغییر نرخ تزریق و تولید هستند که میتوانند بر مهاجرت ذرات ریز تاثیرگذار باشند. در این مقاله عواملموثربرمهاجرتذرات مانند نرختزریق،تغییردرجهشوري،تغییرات شیمیایی آب تزریقی ،دژ و میزان و نوع ترشوندگیمورد بررسی قرار می گیرد. مواردي که در اینجا مورد بحث قرار می گیرد، شامل چگونگی تاثیر این پارامترها بر نیروهاي الکتریکی و لایهي دوگانهي جطکyهئ کئتأپ2ض بین ذرات و سطح دیوارهي تخلخل و خود ذرات با یکدیگر است و اینکه چگونه با تغییر خواص آب تزریقی میتوان این نیروها را در جهتی تغییر داد تا این آسیبها به حداقل برسد.
واژههاي کلیدي:مهاجرت ذرات، آسیب سازند، کاهش تراوایی، نیروهاي بین سطحی، ازدیاد برداشت نفت.
-1مقدمه
براي سالهاي بسیاري، محققان تاثیر تزرق آب بر تولید از مخازن نفت را بررسی نمودهاند و نتایج تزریق در مغزه و نتایج میدانی، افزایشی بین 2 تا %40 را نشان دادند .[1] بعد از انتشار این مطلب که تغییر ترکیبات آب تزریقی میتواند بر افزایش تولید تاثیرگذار باشد [2] به تحقیقات بیشتري بر این موضوع پرداخته شد که برخی از این بررسیها نشان دادند که این افزایش تولید به دلیل تبادل یونهاي چندگانه جغعق – ک؟غهلاطxغ کغپع کئژطصئأقضبین سطح جامد و آبنمک می باشد .[3]در شوريهاي پایین مشاهده شده که ترکیبات قطبی جذب شده بر روي سطح رس - yهئط - با پتانسیل منفی، از yهئط جدا شده و کاتیونهاي چند ظرفیتی به جاي آنها مینشینند.
در این تئوري اشاره شده است که انبساط لایهي الکتریکی دوگانه در نتیجهي غعقباعث جدا شدن ترکیبات نفتی از سطح و در نهایت افزایش تولید میشود .[1] اما این گونه تزریق سیال و تغییر در لایهي دوگانه ممکن استموجبجابجاییریزذراتو در نهایت کاهش تراوایی شود.علاوه بر تزریق سیال به داخل مخزن، خود تولید نیز در شرایطی میتواند منجر به مهاجرت ریزذرات شود. این دو مورد - مهاجرت ذرات تحت تاثیر تزریق یا تولید - باید به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گیرند. در این مقاله به مباحث مشترك بین این دو و به طور کلی جریاناتی که در داخل محیط متخلخل موجب مهاجرت میشوند، پرداخته می شود.
کاهش تولید در نتیجهي حرکت ذرات که بعضا به تولید نیز میرسد، در مخازنی که میزان زیادي خردهسنگ دارند، مخازن نفت سنگین و همچنین مخازن گازي که با نرخ بالا از آن تولید میشود، بسیار زیاد مشاهده شده است .[7-4] پارامترهاي زیادي هستند که تعیین کنندهي مهاجرت ذراتدر یک سازند در حال تولید هستند: ترکیبات کانی، اندازه و شکل خلل و فرج و ذرات، اندازه و توزیع اندازهي گلوگاههاي محیط متخلخل، درجه اشباع نسبی هر سیال، ترشوندگی ذرات، گرانروي فاز در حال جریان، کشش بین سطحی سیالها، نرخ تولید و تغییر خواص شیمیایی در حین عملیات حفاري و تکمیل .[8] هر کدام از این عوامل باید به طور جداگانه مورد تحلیل قرار گیرند اما آنچه که در این تحقیق به آن پرداخته میشود صرفا بحث در مورد جریان سیال در محیط متخلخل و تاثیر آن بر جابجایی ذرات است.
نیروهاي محرك میتوانند موجب فرسایش محیط داخلی خلل و فرج و مهاجرت ریز ذرات در سنگ و به تله افتادن آنها در یک گلوگاه و در نتیجه کاهش تراوایی شود. با توجه به کنده شدن و سپس گیر افتادن ذره ، به ترتیب یک افزایش و سپس یک کاهش تراوایی اتفاق میافتد. باید در نظر داشت که گشادتر شدن مسیر حرکت سیال در مرحلهي اول، بسیار کم اهمیت و قابل چشم پوشی است اما کاهش تراوایی که در نتیجهي گیر افتادن یک ذره می باشد، بسیار مهم است. در فرایند مرحله دوم، یک گلوگاه بند آورده می شود که به معناي خارج شدن کامل یک مسیر عبور سیال از سیستم می باشد .[9]
در حین جریان سیال درون محیط متخلخل، ذرات روي دیواره - معمولا yهئه، فلداسپارهاي سست، کوارتز، کربناته و غیره - تحت تاثیر چهار نیرو قرار میگیرند: - 1 کشش ج؟هط2ض؛ - 2 الکتریکی؛ - 3 جاذبه و - 4 بالا برنده ج؟غطصسطئض - شکل . - 1از اینرو دژ، درجه شوري، ترکیب شیمیایی و نرخ تزریق/تولید سیال براي شناسایی و کنترل این آسیبها بسیار پر اهمیت هستند. با انجام یک موازنهي نیرو یا گشتاور،که در واقع هدف اصلی این مطالعه میباشد، میتوان مقدار بحرانی هر کدام از این کمیتها را یافت .[10]
-2-1 نیروهاي الکتریکی
طهئطلال و طکئ؟پً [11] و طهئطلال و همکارانش [12] مدل تک-ذرهاي و شرایط انفصال ذره را با استفاده از بررسی بر هم کنش کلیهي انرژي هاي بین ذره و سطح نشان دادده اند. با توجه به این بر هم کنشها، کل انرژي با استفاده از رابطهي 1 به دست میآید که معمولا مقدار لدغ در آن برابر با صفر در نظر گرفته میشود - شکل : - 2اگر ذره به صورت یک کره و دیوارهیحفره به شکل یک صفحه در نظر گرفته شود، نیروهاي بالا را میتوان با استفاده از روابط زیر محاسبه نمود.نیروي دافعهي لایهي دوگانه :[13]
