عنوان پایان‌نامه
اثر شوری بر حرکت ذرات ریز در برهمکنش سنگ-سیال و میزان نفت برداشتی در فرایند سیلابزنی با آب
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت - مخازن هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1562.;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TP 183;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 67516
- تاریخ دفاع
- ۲۵ آذر ۱۳۹۳
- دانشجو
- محمد محبوبی فولادی
- استاد راهنما
- بهزاد رستمی
- چکیده
- تاکنون نتایج قابل قبولی در افزایش برداشت ثانویه و ثالثیه نفت خام به واسطه¬ی تزریق شورآب رقیق در تست¬های آزمایشگاهی و میدانی بدست آمده است. در عین¬حال، گستردگی واکنش¬ها و فعل و انفعالات در این نوع سیلاب¬زنی و نتایج متنوع و بعضا متناقض، محققان را بیش از پیش به بررسی و یافتن ساز وکارهای اصلی و حاکم در این فرایند سوق داده است. با نگاهی فراگیر به پژوهش¬های پیشین می¬توان دریافت که در اکثر موارد، تزریق شور¬آب رقیق حالت ترشوندگی مساعدتری به منظور برداشت نفت ایجاد کرده است. برای توصیف برهم¬کنش¬ها، مکانیزم¬های متعددی بیان شده که از آن جمله می¬توان به مهاجرت ذرات ریز، افزایش¬ PH، تبادل¬چندیونی (MIE)، اثر لایه دو گانه الکتریکی، انحلال کانی و فرایند صابونی¬شدن¬ درجا اشاره کرد، اما هیچ یک به دلیل پیچیدگی در فعل و انفعال نفت- آب - سنگ – نمک، به طور قطع به عنوان یک مکانیزم جامع مورد قبول واقع نشده است. در این تحقیق پارامترهای تاثیرگذار در تزریق آب با کاهش متوالی شوری، که سبب ازدیاد در برداشت نفت می¬گردند، مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفتند. این پارامتر¬ها، هر کدام در بررسی¬های قبلی توسط محققین، نتایج متفاوتی را ارائه داده و تا به امروز با انجام آزمایش¬های فراوان هریک توسط تئوری¬های مختلف تحلیل شده¬اند و به همین دلیل بر آن شدیم تا به بررسی این پارامتر¬ها و مکانیزم¬های تبعی حاصل از آنها جهت واشکافی مساله بپردازیم. لذا به دلیل دقت در تحلیل نتایج و درک بهتر مکانیزم¬ها، از مغزه¬های مصنوعی حاوی ذرات ریز استفاده شد و آزمایش¬های سیلاب¬زنی برای چهار سِری¬ مختلف طراحی گردید. این چهار پارامتر اساسی عبارت هستند از نوع و میزان نمک موجود در شورآب، نوع و مقدار ذرات کانی موجود در مغزه، بازه زمانی تزریق و پیرسازی تحت دما که اثرگذاری آن¬ها بر سه شاخص خروجی میزان برداشت نفت، تراوایی مطلق و نسبی و تغییر ترشوندگی در سیلاب¬های یک و دوفازی برای برداشت¬های ثانویه و ثالثیه از نفت، مورد بررسی قرار می¬گیرد. همچنین این کنکاو با تفسیر آنالیزهای مربوط به سنجش PH، قابلیت هدایت، تیرگی سیال خروجی، گرادیان فشاری و نقاط انتهایی تراوایی نسبی صورت می¬گیرد. نتایج به¬دست آمده از آزمایش¬ها و تحلیل¬ها نشان داد که تغییر شوری می¬تواند سبب ایجاد حساسیت در سنگ¬ها شده و در سیلاب¬های تک¬فازی با آب، تراوایی نمونه¬های حاوی سیلیس و کائولینیت را پس از تزریق شورآب رقیق در هر مرحله کاهش دهد. علیرغم بعضی تمهیدات لازم برای افزایش برداشت در تزریق شورآب رقیق و الزام در حضور کانی کائولینیت و کاتیون¬های چندظرفیتی، با تزریق آب¬نمک سدیم کلرید برداشت ثالثیه مشاهده شد. هرچند، برداشت نفت طی سیلاب ثانویه در مغزه¬های اشباع شده با آب¬نمک حاوی کاتیون¬های چندظرفیتی بیشتر از مغزه¬های دیگر بود که نشان¬گر ? تاثیر نوع کاتیون¬ها روی برداشت نفت و ترشوندگی است. زمان بیشتر در سیلاب¬زنی مغزه¬های ماسه¬ای بعد از پیرسازی اولیه و پارامتر استراحت تحت دما، تاثیر بسزایی در ازدیاد برداشت بالای نفت داشته و به نظر می¬رسد در این زمان موجبات آب¬دوستی سنگ از حالت ضعیف به قوی فراهم آمده و سبب کاهش تراوایی سنگ نسبت به آب شده باشد. همچنین تغییرات PH به کاتیون¬های موجود در آب و اجزای قطبی نفت خام و واکنش¬های بین آنها و سطوح سنگ و کانی وابسته است و این تغییرات به نوبه¬ی خود موجب تغییرات در فعالیت این اجزا و ترشوندگی شده و همان¬طور که مشاهده شد می¬تواند دلیلی بر کنده شدن ذرات ریز به عنوان یکی از مکانیزم¬های موثر در تغییر ترشوندگی احتمالی باشد. با سنجش تیرگی سیال خروجی نشان داده شد که در هر دو حالت یک و دوفازی حرکت ذرات ریز، موثر در فرایند سیلاب¬زنی بوده و صرفا خروج آن¬ها از مغزه نشان¬دهنده¬ی حرکت آن¬ها نبود و مهاجرت درون منافذ نیز اثرات مشابهی در پی داشت. همچنین آنالیز هدایت الکتریکی محلول خروجی نمایشگر خوبی از جذب کاتیون¬ها و جدایش آنها مخصوصا از سطوح کانی کائولینیت است که به درک مکانیزم¬ها کمک موثری می¬کند.
- Abstract
- Satisfactory results have been obtained in increased secondary and tertiary oil recovery through the injection of dilute brine at field and laboratory tests. With a comprehensive look at the past papers, we can found that the low salinity water injection can made a favorable wettability for oil recovery in most cases. To describe the interactions, numerous mechanisms such as fines migration, increase in PH, multiple ion exchange, electric double layer effect and in situ saponification have been noted, but none of them, has not been accepted as a comprehensive mechanism due to the complexity of the crude-oil-brine-rock interactions. In this study, the effective parameters in the sequential decreasing salinity of injected water, which causes an increase in oil recovery, were experimentally investigated. These parameters, each in previously published studies by different researchers exhibited various experimental results and up to now each have been analyzed by a different theory and that's why we decided to investigate this Parameters and consequent derived mechanisms of them, to deal with this question. Therefore, due to accuracy in the analysis of the results and better understanding of the mechanisms, the synthetic cores containing fine particles has been used and flooding experiments were designed for four different categories. These four basic parameters are the type and amount of salt in the brine, the kind and amount of mineral particles in the core, injection time interval and aging under high temperature of experiment in which the influence of them to the three output indices of oil recovery, absolute and relative permeability and wettability alteration in a one and biphasic water flooding for secondary and tertiary oil recovery, were investigated. Also, these probing were taken place by interpretation of analysis to PH measure, conductivity, effluent turbidity, pressure gradient and endpoint relative permeability. The results of the experiments and interpretations showed that the change in salinity can cause sensitivity to rocks and decline the permeability of the samples containing silica and kaolinite after diluted brine injection in each steps of single phase water flooding. Despite some arrangements such as commitment of kaolinite mineral and polyvalent cations that should take place to enhancing the oil recovery by injection of dilute brine, we observed tertiary recovery by injection of dilute sodium chloride brine. Furthermore, the oil recovered during secondary water flood in samples saturated with brine that contained divalent cations were more than others that indicates the cation valency has a significant impact on oil recovery and Wetting state. The long time in flooding of sandpacks after the initial aging and relaxation parameter under the temperature, have an effect in high oil recovery and seems at this time can cause the rock more water wet and reduces the rock permeability relative to water. Change of PH is related to the cations in the water, polar components of crude oil, reactions between them and the surface of mineral and rock in which this changes in turn can cause variation in components activity and wettability and as it was observed can be a reason for dislodge of fines as one of the effective mechanisms in probable wettability alteration. By measuring the turbidity of the effluent, it was seen that in every state of one and two phase floods, fines migration was effective in flooding process and only fines at outlet was not showing their movement, migration inside the pores also have the same effects of the above. Further, the conductivity analysis of the effluent was a good indicator of the cations absorption and their separation, especially from the kaolinite mineral surface that impressively helps to realize the mechanisms.
