عنوان پایان‌نامه
مدلسازی و شبیه سازی اثر نانوذرات بر عملکرد انحراف اسید در مخازن کربناته
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت- مهندسی بهره برداری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TP 223;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1781.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76777;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TP 223;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1781.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شم
- تاریخ دفاع
- ۱۶ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- پیمان بهمنی
- استاد راهنما
- سیاوش ریاحی
- چکیده
- نانوذرات به دلیل سطح مخصوص بالا جایگاه ویژه ای در بین ذرات دیگر پیدا کرده است این سطح مخصوص بالا خود را در واکنش های بین ذره ای و بین ذره و سطح خود را محسوس تر نشان می دهد به طوری که اگر مثلا ذرات در سایز میکرون باشند دیگر به دلیل عدم تراکنش و تشکیل بار سطحی مناسب برای واکنش بین ذره ای مناسب نخواهد بود . نانوذرات در یک محدوده pH بار سطحی شان به صفر خواهد رسید یعنی این که دیگر نیرویی وجود نخواهد داشت تا باعث عدم کلوئیدی شدن محلول شود و در محلول کلاستر هایی تشکیل می شوند که باعث بالا بردن ویسکوزیته و مقاومت جریانی می شوند این مقاومت در زون های پرتراوا به دلیل ضخیم تر بودن بانک سیال ویسکوز بیشتر خواهد بود این ضخیم تر بودن نیز ناشی از واکنش و خوردگی اولیه بالاتر در این مناطق است که بعد با تشکیل کیک جریان میل به ورود به مناطق کم تراوا را پیدا می کند .از طرفی اسیدهای ژلی نیز از قبل در مخازن بسیار هتروژن و انحرافی استفاده می شده است عامل انحراف در این اسیدها معمولا پلیمر است حال اگر از نانوذرات به جای پلیمر استفاده کنیم به نوعی به یک ابداع رسیده ایم در این ابداع باید به اثرات مختص نانوذرات مثلadsorption و pore plugging نیز توجه کرد با توجه به این نوع اثرات ناشی از نانوذرات یک مدل ریاضی ساخته و آن را با داده های آزمایشگاهی پورنیک و همکاران اعتبار سنجی می کنیم تا مدل به نوعی معتبر شناخته شود . در ابتدای امر شبیه سازی اسید متداول انجام شد که میزان حجم Breakthrought اولیه بدون diverting در اسید به دست آید این مهم در نرخ های تزریق و غلظت اسید متفاوت رخ داده است . ترم های آسیب ناشی از نانوذره در مغزه نیز که خود را در قالب ترم رسوب در حفره و بستن گلوگاه نشان می دهد نیز برای این حالات انجام می شود تا در ابتدا مشخص گردد که اسیدکاری باعث افزایش تراوایی مغزه می گردد و افزایش انحلال بر کاهش تراوایی ناشی از نانوذرات غلبه خواهد کرد . بنا بر مطالعات انجام شده توسط محققین مختلف مقدار غلظت نمک موجود در سیال تزریقی نسبت به غلظت بحرانی نمک عامل موثر در جدایش ذرات ریز از سطح محیط متخلخل است. به این صورت که تا زمانی که غلظت نمک بالاتر از غلظت بحرانی نمک باشد ذرات ریز از روی سطح محیط متخلخل جدا نمی شوند اما به محض اینکه غلظت نمک به کمتر از مقدار غلظت بحرانی برسد ذرات ریز با سیال حرکت کرده و منجر به آسیب سازند می شوند. مقدار این غلظت بحرانی نمک تابعی از خواص محیط متخلخل و نوع نمک است. به وضوح که برای کم کردن میزان رسوب سطحی ذرات در این پروژه باید میزان نمک بالای غلظت بحرانی باشد . در نتایج همان طور که می بینید در اسیدهای نانوذره ای حجم BT کمتری مورد نیاز است که ناشی از انحراف اسید به سمت مناطق کم تراوا است و به نوعی بهینه خورده شدن محیط متخلخل است حالتی که برای داده های آزمایشگاهی موجود بود حالتی بود که در آن نرخ تزریق ثابت دفعی اعمال نمی شد بلکه تدریجا از صفر به عدد مورد نظر می رسید . گاها چند حجم BT نیز تا قبل از رسیدن سرعت به نرخ ثابت تزریق تزریق صورت گرفته می شد در این نوع تزریق نسبت به حالت تزریق دفعی به دلیل کمبود یون های هیدروژن pH محیط بالاتر خواهد بود و بدین ترتیب pH نزدیک به iep ذرات بود که باعث می شد aggregation سریعتر رخ دهد و ژل زودتر از حالت تزریق دفعی تشکیل شود و بدین ترتیب نیز حجم BT کمتری نیز مصرف می شد البته که تزریق تدریجی سیال اسیدی فرآِیندی زمان بر است اما باعث بهینه تر خورده شدن محیط متخلخل و حجم مصرفی کمتری از اسید می شود .
- Abstract
- Nanoparticles have recently received much attention because of their large specific area. Specific area is more involved in the interparticle and particle-surface reactions. If the particles are at the micron scale, they do not account for the interparticle reactions due to having no interactions and not forming enough surface charges. Nanoparticles have a zero surface charge within a specific range of pH. This situation happens because there is no force to inhibit the solution from becoming colloidal and thus clusters will form in the solution, which increase the viscosity and flow resistance of the solution. The resistance is larger in the high permeable zones because the viscous fluid bank is thicker in these zones. This thickness is because of more initial reactions and corrosions in the high permeable zones, which tends to move toward the low permeable zones after formation of flow cake. Gel acids have been used in heterogeneous reservoirs. These acids are associated with diversion during injection which is because of polymer. In order to avoid these diversions, we propose using the nanoparticles by considering their adsorption and pore plugging effects. A mathematical model is developed for this purpose and validation is performed by comparing the results with those of Pournik et al. Simulations of conventional acid injection were performed to determine the breakthrough volume of the acid without diversion. Different injection rates and acid concentrations were used for the simulations. The formation damage resulting from the nanoparticles within the sample was studied in terms of precipitation and plugging the pore bodies and throats. The results indicate that acidizing increases the sample permeability and the dissolution increase overcomes the permeability reduction resulting from the nanoparticles. Studies show that the ratio of salt concentraion in the injected fluid to the critical salt concentration is an important factor in separation of nanoparticles from the surface of porous medium. When the salt concentration of the fluid is higher than the critical concentration, nanoparticles are not separated from the surface. Once the salt concentration becomes less than the critical concentration, nanoparticles start to move with the fluid causing formation damage. Therefore, in order to reduce the surface precipitation of particles, the salt concentration should be higher than the critical concentration. As you have been seen pore volume injected to breakthrough in gelling acid is lower than Newtonian acid that resulting from acid diverting to low permeability zone . there is experimental data that belonging to the case of gradual increase of injection rate . in this case with comparision to suddenly injection rate pH is much higher with respect to deficiency of hydrogen ion . thus pH is closer to nanoparticle’s iep aggregation is occure fastly and gel is building much faster and subsequent less volume of acid is consumed .
