بررسی آزمایشگاهی تغییر تر شوندگی سنگ مخزن در حضور نانو ذرات و استفاده از تئوری جنبشی مولکولی برای مدلسازی ترشوندگی سطح
تولید چاه مخازن نفتی به دلیل تمایل نفت به چسبیدن به سطح سنگ بسیار کمتر از توان مخزن است. روش‌های متعددی برای تغییر ترشوندگی مخازن نفتی به سمت آب-تر شدن پیشنهاد شده است.
استفاده از نانو سیالات به عنوان عاملی برای ازدیاد برداشت از مخازن نفتی روشی جدید است که مطالعات نسبتاً کمی بر روی آن انجام شده است؛ نقاط ضعف اکثر این مطالعات شامل این موارد می باشند: این پژوهش‌ها بیشتر بر روی ترشوندگی استاتیک متمرکز شده‌اند؛ درحالی‌که ترشوندگی در مخزن از نوع دینامیک است. از طرفی در بسیاری از مطالعات پیشین رفتار نانو در کنار سورفکتانت مورد بررسی قرار گرفته است و تأثیر مستقیم نانو ذرات به تنهایی بجز در تعداد معدودی مقاله مورد مطالعه قرار گرفته نشده است؛ همچنین بسیاری از مطالعات صورت گرفته یا صرفاً آزمایشگاهی و یا صرفاً مدلسازی بوده‌اند و ارتباط خوبی بین آن‌ها برقرار نکرده‌اند. در این تحقیق با استفاده از نانو سیالات سیلیس و نانو لوله کربنی، ترشوندگی نمونه‌های سنگ کربناته از حالت نفت-تری به سمت آب-تری تغییر داده شد.
به‌منظور بررسی عملکرد نانو سیال بر تغییر ترشوندگی، آزمایش‌هایی در مقیاس لایه‌نازک انجام شده است. این آزمایش‌ها شامل زاویه تماس استاتیک، زاویه تماس دینامیک و آشام آب در نمونه‌ها می‌باشد.
طبق نتایج بدست آمده، با استفاده از نانو سیال سیلیس تا درصد مشخصی تغییر ترشوندگی به سمت آب-تری مشاهده شد و پس از آن این تغییر ترشوندگی با شیب قبل زیادتر نمی‌شود.
همچنین طبق نتایج آزمایشگاهی، نانولوله کربنی در غلظت‌های بکار برده تأثیر کمتری در تغییر ترشوندگی نسبت به نانوذره سیلیس از خودش نشان داد. از پلی وینیل پیرولیدون و صمغ عربی در غلظت‌های مختلف به منظور پایداری کربن نانو تیوب استفاده شد. در این تحقیق یک روش پیشنهادی به منظور پیش‌بینی ترشوندگی ایجاد شده در حفرات سنگ با آزمایش آشام با استفاده از صفحه ویلهلمی ارائه شد.
مطابق با این آزمایش‌ها، تأثیر تقریباً مشابهی نسبت به آزمایش‌های زاویه تماس دینامیکی مشاهده شد. از آنجا که یکی از مکانیسم‌های نانو تغییر ترشوندگی سطح با ایجاد زبری روی سطح است، آزمایش‌های تعیین زاویه تماس دینامیکی در سیستم‌های مایع-گاز و مایع-مایع بر روی شیشه صاف و شیشه با درجات مختلف زبری در حد زبری نانو با استفاده از نانو ذرات با سایز مختلف و در حد زبری میکرون با استفاده از لیزر و روش سند بلاست انجام شد. از آنجا که جنس شیشه از سیلیس است و از نانو ذرات سیلیس برای ایجاد زبری سطح استفاده شد، صرفاً اثر زبری بر روی سطح شیشه مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه با الهام از نتایج بدست آمده شده در این قسمت به مدلسازی ترشوندگی دینامیک پرداخته شد.
سپس به اصلاح تئوری جنبشی مولکولی در ترشوندگی دینامیک پرداخته شد. از آنجا که این تئوری با فرض صاف بودن سطح ارائه شده است، یک مدل بهبودیافته با در نظرگرفتن زبری‌های در حد نانو ارائه شد تا بتواند رفتار حرکت سیال بر روی سطوح زبر را پیش‌بینی کند.
اساتید راهنما: دکتر علیرضا بهرامیانریان، دکتر علی یار جوادی
سال انتشار: شهریور 1395
