مقاله مطالعه بر روی بکارکیری ژل های پلیمری جهت کاهش پدیده آبدهی در مخازن نفتی و گازی

بخشی از مقاله

مطالعه بر روي بکارکیري ژل هاي پلیمري جهت کاهش پدیده آبدهی در مخازن نفتی و گازي

چکیده

بعد از مدتی تولید، فشار مخزن افت پیدا می کند و نباید اجازه داد که نفت تا تمام شدن انرژي هاي طبیعی مخزن در برداشت اولیه تولید گردد زیرا این عمل ممکن است صدمات جبران ناپذیري به مخزن وارد آورد بنابر این براي جبران افت فشار مخزن از روشهاي ازدیاد برداشت استفاده می نمائیم. درواقع بازیابی بهینه نفت فرآیند هاي مختلفی است که در جستجوي غلبه بر آن نیروهاي طبیعی که مانع استخراج وبهربرداري ازتمامی نفت هاي درجا می شوند می باشد. یکی از این روشها تزریق ژل پلیمر می باشد.نکته اصلی در ترزیق ژل پلیمري ویسکوزیته آبی است که به عنوان جاروب کننده نفت خام مخزن به کار می رودوبا آب محتواي پلیمر یکسان شود ودر عمل جاروب کردن بهتر انجام گیرد .تولید آب اضافی

و غیر قابل بهره برداري یکی از معضلات بزرگ مخازن هیدروکربوري با پیشران آب است. در اثر ایجاد کانال بین حوزه آبی

و مخزن و همچنین نفوذ آب در منطقه با نفوذ پذیري بالاتر حجم زیادي از آب در اثر فشار مخزن بصورت مخروط وارد چاه شده و همراه با هیدروکربور تولید می شود در میان روشهاي کنترل مخروطی شدن، ژلهاي پلیمري کاربرد روز افزونی دارد. این ژلها با سد نمودن راه عبور آب،. سپس روشهاي ممکن براي جلوگیري از هرزروي آب ذکر و روش ممکن براي جلوگیري از هرزروي آب ارائه می شودو همچنین ضمن آشنایی با ژلها عوامل مختلف اثر گذار بر ساختار ژل پلیمر، زمان ژلشدن و سینتیک ژل مورد بحث و بررسی قرار گرفته وارائه راهکار جهت متوقف کردن ویا کاهش تولیدآب از چاه هاي تولیدي نفت با استفاده از ژل پلیمري وبهینه نمودن ومشخص کردن مناسب ترین ژل با توجه به شرایت چاه مورد نظر

همچنین مشخص نمودن مناسب ترین ترکیب وبدست آوردن درصد ژل مورد نظر در محلول ومطالعه اثر دما در راندمان عمل کرد .

کلمات کلیدي: تولید آب اضافی، مخازن هیدروکربوري، ازدیادبرداشت، ژلهاي پلیمري

مقدمه:

ژلها شبکه هاي پلیمري هستند که خاصیت نگهداري حلال در ساختمان خود را دارند . آنها از نظر کشسانی تمایل دارند که نرم باشند و از لحاظ اسمزي بسیار فعال هستند . ژلها داراي وزن مولکولی بی نهایت و اتصالات عرضی هستند که این اتصالات عرضی باعث تشکیل یک شبکه سه بعدي غیر قابل حل در حلال می شود.[1] هرگاه حلال درون شبکه ژل، آب یا محلولهاي آبی باشند، ژل را هیدروژل گویند . هیدروژلهاي پلیمري داراي خاصیت جذب فوق العاده آب در محلولهاي رقیق الکترولیتها و یا آب خالص بوده و قادر به دفع آن در شرایط متفاوت با مرحله جذب از نظر دما و PH هستند.[2]

اولین تولید هیدروژلها با قابلیت تورم%50-40 درسال 1950 انجام شد، که بر پایه هیدروکسی آلکیل متاکریلات و مونومرهاي وابسته بود. اگر چه اولین گزارش که راجع به تولید هیدروژلها ارائه شده است مربوط به سالهاي 1950 است ولی در حقیقت اولین سنتز پلیمرهاي جاذب آب توسط کرن در سال 1938 میلادي بوسیله کوپلیمریزاسیون مونومر آکریلیک اسید و یک کومونومر دي وینیلی به عنوان عامل اتصال دهنده عرضی انجام شد که نتیجه آن تولید ژل غیر قابل حل در حلال، با قابلیت تورم کم بود . بعد از او الیوت از کمپانی شیمیایی هرکولس در سال 1953 هیدروژلی را بر پایه کربوکسی متیل سلولز تولید کرد که کار او توسط راید در سال 1968 بر روي مجموعه اي از پلیمرهاي طبیعی (پلی ساکاریدها) توسعه داده شد.[3]

در سال ها ي اخیر در فرایندهاي ازدیاد برداشت ژل هاي حاصل از واکنش ژلی شدن پلیمر هاي محلول در آب در محل سازند هاي داراي نفت معمول شده است تا بر مشکلاتی مانند مخروطی شدن و کاهش نفوذپذیري مناطق با نفوذ پذیري بالا فائق آید.

پلیمر اتصال دهنده عرضی توضیح

پلی آکریل آمید با جرم مولکولی کم استات کروم (III) به 5% یا کمی بیشتر پلیمر احتیاج
است
پلی آکریل آمید با جرم مولکولی زیاد مالونات کروم (III) نسبت به استفاده از استات کروم زمان
ژل شدن را به نعویق می اندازد.
پلی آکریل آمید با جرم مولکولی زیاد فنول و فرم آلدهید لاکتات استات، لیگاندهایی مانند
مالونات، به پایداري ژل کمک می کنند

کوپلیمر آکریلیک استر و آکریلیک اسید پلی اتیلن ایمین ژل با اتصال عرضی شیمیایی
پایدارتشکیل می دهد، نیاز به سرد
کردن قبل
ریسورکینول فرم آلدهید کم بودن گرانروي آن یک حسن است
ولی بسیار سمی می باشد.
کوپلیمر ترسیو بوتیل آکریلات و آکریل پلی اتیلن ایمین ژل با اتصال عرضی شیمیایی پایدار
آمید تشکیل می دهد.
جدول(:(1 انواع محلولهاي پلیمري و اتصال دهنده هاي عرضی مورد استفاده تاکنون

پارامتر مشخصه پلیمر اتصال دهنده عرضی شرح
قیمت پلی آکریل آمید با جرم استات کروم((III همراه با ژل نسبتا پایدار در شرایط
مولکولی بالا، لیگاندهاي به تاخیر اندازنده عملیاتی تا دماي 130 درجه
کوپلیمرهاي آکریلاتی مانند مالونات، لاکتات و سلسیوس ایجاد می کنند.
*.پلیمرهاي طبیعی و بیو کربوکسیلات
پلیمرهاي
سنتزي پیشنهاد نمی شوند.
در دسترس بودن پلی آکریل آمید با جرم استات کروم (III) همراه با قیمت پایین همراه با مقدار
مولکولی بالا لیگاندهاي به تاخیر اندازنده کم استفاده آنها را گزینه اي
مناسب براي محلول پلیمري
معرفی می کند.
حساس نبودن ترکیبات به پلی آکریل آمید با جرم مالونات کروم (III) ژلهاي پایه پلی آکریل آمیدي
سازند و شرایط محیطی مولکولی بالا *.سیترات یا استات است.
آلومینیوم
پیشنهاد نمی شود( رسوب
کردن بر
روي سنگ مخزن در مقادیر
بالاي
غلظت یون در مخزن)
زمان ژل شدن یا بلوکه کردن تمام پلیمرهاي موجود در تمام اتصال دهنده هاي با توجه به قیمت گزینه هاي

مختلفی را می توان با توجه به شرایط خواسته شده در نظر گرفت.

-----

جدول(:(2 آنچه در انتخاب یک ماده پلیمري براي استفاده در سد نمودن هرزروي آب باید مورد توجه باشد

-2 عملکرد ژل پلیمر:

پلیمرها پس از تزریق در سازند و جایگیري در محل مورد نظر، شروع به واکنش با عوامل پیوند کرده و حالت ژلاتینی بخود می گیرند.

در ابتدا فرایند انعقاد ژل بصورت زیر در نظر گرفته می شود.

K Paq  LX aq  Gaq

در این رابطه P، X و G بترتیب نمایانگر پلیمر، عامل پیوند و ژل است. زیر نویس aq نشاندهنده آنست که P، X و G همگی در محلولهاي آبی هستند. K و L پارامترهاي استوکیومتري واکنش انعقاد ژل می باشند.

سیال پس از تزریق از مسیرها و حفره هایی که نفوذ پذیري بیشتري دارند حرکت کرده و آن مکان را مسدود می نماید. در نتیجه مسیرهاي با نفوذ پذیري بالا که آب از طریق آنها بتواند خود را به بازه تولیدي چاه برساند مسدود شده و آب مجبور است مسیر خود را از میان نواحی با نفوذپذیري کم به سمت چاه پیدا کند و در نتیجه مخروطی شدن به تعویق می افتد. شکل((1

لازم به ذکر است که تزریق ژل می بایست بطور صحیح صورت گیرد. بسته به شرایط و هدف از تزریق ژل، فاصله اي از چاه که باید تراوایی آن کاهش یابد متفاوت خواهد بود. گاهی نیاز است که تا فاصله اي دور ژل تزریق تزریق شود و گاهی تنها در چند متري اطراف چاه تزریق اتجام می شود. در مخازن شکافدار تزریق ژل می بایست تا عمق و فواصل دورتري صورت گیرد.

شکل(:(1 شماتیکی از عملکرد ژل پلیمر بعد از تزریق (ممانعت از ورود آب به چاه تولیدي)

-3 مزایاي سیستم ژل پلیمر نسبت به سایر روشها:

-1 ژل ها به سادگی با اضافه کردن محلولها و عوامل پیوند شیمیایی به محلولهاي آبدار پلیمري ساخته می شوند.

-2 ژلها نسبتا ارزان و کم قیمت می باشند زیرا 70- 80 درصد آنها را آب همراه با نگه دارنده هاي شیمیایی با قیمتهاي پایین تشکیل می دهد.

-3 گزارشهاي ارائه شده از استفاده تزریق ژل در مناطق نفتی حاکی از آن است که این سیستم براي حفظ محیط زیست مضر نبوده و نسبت به سنگ مخزن غیر حساس است و با تمام تجهیزات و مواد مخزن سازگار می باشد.

-4 پلیمر مانند یک محلول تزریق می شود و می تواند در مخزن نفوذ کرده و تراوایی را در نزدیکی دهانه چاه کاهش دهد. -5 محلول تزریق شده می تواند بطرف بالا و پایین دهانه چاه حرکت نماید.
-6 ژل بوسیله تزریق آب یا اسید معمولی در لوله هاي مارپیچ از چاه خارج شده و بدین ترتیب چاه تمیز می شود. -7 بر اساس مطالعات آزمایشگاهی مقاومت بالا و سود مناسب در عملکرد تزریق ژل انتظار می رود.

-8 سیستم ژل پلیمر می تواند یک حصار غیر تراواي دائمی در داخل ماتریس مخزن و بالاي WOC و در محدوده دهانه چاه ایجاد نماید تا از حرکت عمودي آب جلوگیري کند.
-4 خصوصیات ژلهاي پلیمري مورد استفاده در سد نمودن هرزروي آب