بخشی از مقاله
بررسی تاثیر تزریق نانو ذره با آب با شوري کم بر ازدیاد برداشت نفت
چکیده
تحقیق در مورد تغییر شیمی آب تزریقی به عنوان یک روش ازدیاد برداشت و چگونگی اثر یون ها حین اجراي این فرآیند در مخازن ماسه سنگی و کربناته، از موضوعات جالب و چالشی صنعت نفت است. این روش با تغییر ترکیب یونی و /یا شوري سیال تزریقی جهت بهبود ضریب بازده از مخازن نفتی را شامل می شود. این تکنیک در قالب روش ثالثیه پیشنهاد می شود. همچنین اخیرا نیز پژوهش هاي در رابطه با تاثیر نانو سیالات بر بازیابی نفت انجام شده اند. نتایج انها نشان می دهد، که نانو ذرات می توانند از طریق تغییرترشوندگی بازیابی نفت را افزایش دهند. با توجه به نتایج پژوهش هاي پیشین در این مطالعه تاثیر همزمان نانو ذرات به همراه شوراب رقیق بررسی شده است.
نتایج ازمایش هاي سیلابزنی مغزه نشان می دهد که یون Ca2+ بدون حضور نانو ذرات بازیابی نفت را افزایش می دهد و بیشترین تاثیر را بر مقدار بازیابی نفت در بین یون هاي محلول در آب دارد. همچنین نانو ذرات SiO2 در حضور یون Ca2+ محلول در آب با غلظت کم، بازیابی نفت را بیشتر از یونCa2+ تنها افزایش می دهد
کلمات کلیدي: شوراب، نانو ذرات، سیلابزنی
-1 مقدمه
تولید بهینه از یک مخزن نفتی به عنوان هدف اصلی بهره برداري از یک میدان نفتی، بستگی به عوامل گوناگونی از جمله آگاهی از خصوصیات سازندي و توزیع سیالات در داخل مخزن دارد. در طول دوره فعالیت یک مخزن نفتی مراحل گوناگونی وجود دارد. بعد از آغاز مرحله بهره برداري از یک مخزن در مراحل مختلف نیروهاي گوناگونی باعث سرازیر شدن نفت از درون مخزن به سمت چاههاي تولیدي میشوند. تولید نفت در مرحله اول در بهترین شرایط به بیش از 30 درصد از نفت موجود در مخزن نمیرسد و به همین دلیل بعد از این مرحله نیاز به اعمال نیروهاي خارجی به داخل مخزن به منظور ادامه روند تولید میباشد. به مجموع روشهایی که در مراحل دوم و سوم برداشت از مخازن نفتی استفاده میشوند، اصطلاحاً روشهاي ازدیاد برداشت نفت گفته میشود . این روشها را به اختصار EOR٤ نیز میگویند که شامل طیف گستردهاي از انواع عملیاتهاي گوناگون میباشند. هر یک از این روشها بسته به خصوصیات مخزن و مشکلات فرآیند تولید از آن مخزن مورد استفاده قرار میگیرند.[1]
محققان دریافتند که نانوذرات می توانند به کنترل روش هاي ازدیاد برداشت که با فناوري هاي حاضر و یا پیشین هماهنگی ندارند، کمک کنند.[2] این نانوذرات با ارتقا مکانیک سنگ مخزن و ارتقا کشش سطحی به همراه بهبود و اصلاح برداشت نفت که البته این عوامل به طور کامل اثبات نشده اند، می توانند باعث افزایش برداشت نفت شوند. در واقع با استفاده از فناوري نانو و به کمک نانو سیالات میتوان میزان برداشت نفت را نسبت به روشهاي فعلی افزایش داد.[3] ویسکوزیته سیالی که به مخزن تزریق می شود تا نفت را جابجا کند مانند آب، دي اکسیدکربن یا محلول هاي حاوي مواد فعال سطحی، معمولاً از ویسکوزیته نفت کمتر است. در این شرایط اضافه کردن نانوذرات می تواند ویسکوزیته سیال تزریق شده را روي مقدار بهینه تنظیم کرده و حرکت را در مخزن بهبود بخشیده و در نتیجه بازده برداشت نفت افزایش می یابد.[4]
با توجه به پیشرفت هاي چشمگیر نانوتکنولوژي در سال هاي اخیر، برخی از محققین به مطالعه و بررسی این روش پرداخته اند. آنها با استفاده از مواد در مقیاس نانو و اضافه کردن آنها به سیالاتی مثل آب، الکل و ... نانو سیالات را تولید و در مقیاس آزمایشگاهی به نتایج بسیار خوبی رسیده اند. چنین سیالاتی هم از نظر تهیه و هم از نظر خواص پایداري و انتقالی در مقایسه با سوسپانسیون هاي معمولی جامد / مایع و ماکرو سیالات تفاوت هاي فراوانی دارند. تفاوت اساسی نانو سیالات با سوسپانسیون هاي معمولی از اندازه بسیار ریز ذرات پراکنده نشأت می گیرد. از آنجا که در نانو ساختارها نسبت سطح به حجمِ فوق العاده بالایی وجود دارد؛ خواصی مانند چگالی در اثر نانو شدن تغییر می کند و همچنین نیروهاي بار الکتریکیِ سطح و دراگ که به سطح اعمال می شوند از اهمیت بیشتري برخوردار می شوند و نیروهاي وزن و شناوري، به علت اندازه فوق العاده کوچک و جرم فوق العاده کم، اهمیت خود را از دست می دهند و نیروهاي سطحی و بین مولکولی اهمیت پیدا می کند.[5]
در سال هاي اخیر محققان زیادي تاثیر شوري آب را به بر میزان برداشت نهایی نفت مورد بررسی قرار دادند. و مشاهده کردند که یون هاي موجود در آب تزریقی مقدار بازیابی نفت را افزیش می دهند.
اوستاد و همکاران با استفاده از نتایح آزمایشگاهی ساز و کاري مطابق آنچه در شکل 1 نشان دهده شده است ارائه کردند .در ابتدا چون بار سطح سنگ منفی است بارهاي مثبت و قسمت قطبی نفت را به خود جذب می کند و با اضافه کردن یون هاي
محلول در آب به سیستم، پیوند هیدروژنی بین N و H شکسته شده و بین O و H تشکیل شده و محیط اسیدي تر می شود
. چون تاثیر یون H+ از Ca2+ بیشتر است H+ جذب سطح سنگ می شود. در نهایت Ca2+ و ترکیب قطبی نفت از سطح سنگ جدا و نفت بیشتري تولید می شود.[6]
شرایط نهایی سیلاب زنی با شوري کم شرایط اولیه
شکل 1 مکانیزم پیشنهادي براي واکنش شور آب رقیق در سطح سنگ مخزن .[6]
در این تحقیق سعی شده است تا تاثیر نمک هاي محلول در آب به همراه نانو ذره بر فرآیند ازدیاد برداشت بررسی شود.
-2 روش و مراحل آزمایش
مواد: نمک ها شامل CaCl2,NaCl,MgCl2,KCl ، نفت با دانسیته (API=24) 0/9099 و همچنین نانو ذره با مشخصات جدول 1 مورد استفاده قرار گرفته است. و در نهایت آزمایشات بر روي ماسه متراکم شده شامل ذرات شیشه و رس انجام شده
است.
