تزریق آب داغ نانو سیال به منظور ازدیاد برداشت از مخازن نفت سنگین

مخازن نفت سنگین بخش بزرگی از مخازن نفت نامتعارف را تشکیل می دهند. همچنین مخازن نفت سنگین و بیتومن بالغ بر دو سوم ذخایر نفت باقیمانده دنیا را تشکیل می دهند.

به دلیل گرانروی و چگالی بالای مخازن نفت سنگین، تولید از این مخازن ضریب بازیافت پایینی را بدست می دهد. همچنین تولید از مخازن نفت سنگین علاوه بر مشکل پایین بودن میزان ضریب بازیافت، دارای مشکلات فنی دیگری از جمله مشکل تولید نفت با گرنروی بسیار بالا و دشورای در حمل و نقل آن و همچنین مشکل تبدیل نفت سنگین به فرآورده ها و مشکلات دیگری است.

بنابراین تولید از مخازن نفت سنگین نیازمند به کارگیری روش های ازدیاد برداشت است. از جمله مهمترین روش های مورد استفاده برای افزایش ضریب بازیافت این مخازن، روش حرارتی است.

اما این روش به تنهایی میزان ضریب بازیافت را به شکلی اقتصادی افزایش نمی دهد. همچنین در این روش مشکلات تولید از این مخازن از جمله مشکل تولید نفت با گرانروی بالا و مشکل تبدیل نفت به فرآورده ها همچنان بی پاسخ می ماند. پروژه ی حاضر تلاشی برای بهبود روش حرارتی تولید از مخازن نفت سنگین است.

در روشی پیشنهادی ابتدا نانوسیال هایی که در پروژه های پیشین پرکاربرد بوده به مغزه تزریق شد و سپس مغزه تحت تزریق با آب داغ قرار گرفت. هدف از تزریق نانوسیال در مرحله اول بهبود خواص سنگ و سیال از جمله ترشوندگی سنگ، گرانروی نفت و تنش بین سطحی آب و نفت است.

آزمایش ها در دو بخش انجام شد. در بخش اول آزمایش ها، اثر چهار نانوسیال سیلیسیم اکسید، مس اکسید، آهن اکسید و نیکل اکسید بر ترشوندگی سنگ، گرانروی نفت و تنش بین سطحی آب و نفت مورد آزمایش قرار گرفت. در بخش دوم آزمایش ها، آزمایش های سیلاب زنی مغزه انجام شد.

این آزمایش ها در سه دسته انجام شد. در دسته اول آزمایش های سیلابزنی مغزه، به منظور تعیین نوع نانوسیال مناسب برای دستیابی به حداکثر ضریب بازیافت نفت ابتدا چهار نوع نانوسیال مذکور به مغزه تزریق و پس از آن آب داغ به مغزه تزریق شد. در دسته دوم این آزمایش ها به منظور دستیابی به غلظت مناسب نانوسیال تزریقی، نانوسیال بهینه از دسته اول آزمایش ها در غلظت های مختلف به مغزه تزریق شد و سپس مغزه با آب داغ سیلابزنی شد.

در دسته سوم آزمایش ها اثر ترشوندگی اولیه مغزه در میزان ضریب بازیافت نهایی روش پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های بخش اول نشان داد تزریق نانوسیال باعث کاهش زاویه تماس و درنتیجه افزایش آب دوستی سنگ مخزن می شود. این اثر با افزایش غلظت نانوسیال، افزایش یافت.

همچنین بین نانوسیال های مورد استفاده، سیلیسیم اکسید دارای بالاترین قابلیت برای آب دوست کردن سنگ بود. همچنین در این بخش از آزمایش ها ثابت شد که تزریق نانوذره به نفت، به طور کلی باعث کاهش هر چند اندک میزان گرانروی نفت می شود. ضمنا نتایج نشان داد که در غلظت بهینه نانوسیال تزریقی، میزان گرانروی نفت به حداقل می‌رسد.

آزمایش بررسی اثر تزریق نانوسیال بر میزان تنش بین سطحی آب و نفت نیز در این دسته انجام شد و نتایج نشان داد که تزریق نانوسیال باعث ایجاد تغییر چندانی در تنش بین سطحی آب و نفت نمی شود. ضمنا تغییر غلظت نانوسیال تزریقی نیز تاثیر مشخصی بر این پارامتر ندارد. بنابراین اجرای بخش اول آزمایش ها ثابت کرد که مکانیزم اصلی نانوسیال در افزایش میزان ضریب بازیافت نفت در آزمایش های سیلابزنی مغزه با استفاده از نانوسیال، تغییر ترشوندگی مغزه است.

نتایج آزمایش های بخش دوم نشان داد که نانوسیال سیلیسیم اکسید دارای بیشترین توان برای بهبود عملکرد فرآیند تزریق آب داغ است.

به گونه ای که استفاده از این نانوسیال در غلظت بهینه، ضریب بازیافت نفت در فرآیند سیلابزنی با آب داغ در مغزه های با ترشوندگی اولیه آب دوست را به میزان 7 8 درصد ارتقا داد. همچنین نتایج این بخش از آزمایش ها نشان داد که روش پیشنهادی در مخازن خنثی بازدهی بیشتری دارد به گونه ای که استفاده از این نانوسیال در غلظت بهینه، ضریب بازیافت نفت در فرآیند سیلابزنی با آب داغ در این مغزه ها را به میزان 13 درصد ارتقا داد.

اساتید راهنما: دکتر علیرضا بهرامیان، دکتر پیمان پور افشاری

سال انتشار: شهریور 1395