تاثیر تزریق نانوسیال بر تغییر دبی بحرانی برای مهاجرت ریزدانه های سازندی

در اغلب مخازن ماسه‌سنگی و خصوصا مخازن ماسه‌سنگی خوب سفت نشده، حرکت و تولید ذرات ریز سازندی همراه سیال به‌عنوان یک مشکل و معضل اساسی در صنایع نفت و گاز تبدیل شده است.

تاکنون بسیاری از عوامل شیمیایی و هیدرودینامیک به‌عنوان عوامل اصلی تاثیرگذار در مهاجرت ذرات ریز سازندی شناخته شده‌اند. هدف از انجام این پایان‌نامه، بررسی تاثیر تزریق نانوسیال در کنترل مهاجرت ذرات ریز سازندی با منشا هیدرودینامیک می‌باشد که تاکنون مورد بررسی و مطالعه قرار نگرفته است.

سرعت حرکت سیال در محیط متخلخل به‌عنوان یکی از عوامل اصلی هیدرودینامیکی موثر در اغلب پدیده‌های مهاجرت ذرات سازندی شناخته شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که اگر میزان سرعت حرکت سیال در محیط متخلخل بیشتر از یک مقدار مشخصی گردد، مهاجرت ذرات سازندی در محیط متخلخل آغاز خواهد شد که این سرعت سیال را سرعت بحرانی می‌نامند.

در واقع هدف اصلی این پایان‌نامه تاثیر تزریق نانوسیال در بهبود سرعت بحرانی مغزه متخلخل می‌باشد. در این تحقیق، در کلیه‌ آزمایش‌های انجام شده از نانوذرات اکسید سیلیسیوم و اکسید آلومینیوم که در کارهای قبل از خود اثرات مطلوبی در کنترل مهاجرت ذرات سازندی نشان داده‌اند،استفاده گردید.

کلیه آزمایش‌ها در 4 دسته مختلف انجام شد. هدف از انجام دسته اول آزمایش‌ها، انتخاب نانوذره‌ای است که بهترین عملکرد را در بهبود سرعت بحرانی سیال و درنتیجه کنترل مهاجرت ذرات سازندی از خود نشان می‌دهد. در دسته دوم آزمایش‌ها، تاثیر غلظت نانوسیال تزریقی در کنترل مهاجرت ذرات سازندی و بهبود سرعت بحرانی مورد بررسی قرار گرفت.

در دسته سوم آزمایش، تاثیر شوری سیال سازندی بر عملکرد نانوسیال در بهبود سرعت بحرانی سیال و درنتیجه کنترل مهاجرت ذرات سازندی بررسی گردید.

در مرحله آخر آزمایش‌ها نیز به محلول نانوسیال اکسید سیلیسیوم، سورفکتانت SDS افزوده گردید. هدف از انجام این دسته از آزمایش‌ها بررسی تاثیر سورفکتانت‌ در عملکرد نانوسیال برای کنترل مهاجرت ذرات سازندی بوده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش‌ها نشان می‌دهد که نانوذرات اکسید ‌سیلسیوم توانایی بالایی در بهبود سرعت بحرانی و درنتیجه کنترل مهاجرت ذرات سازندی دارند. به‌طوری‌که نانوسیال اکسید سیلیسیوم در غلظت 1 0 درصد وزنی، بهترین عملکرد را در کنترل مهاجرت ذرات سازندی داشته و حدود 80 درصد کل از مقدار ذرات ریز خروجی از مغزه به ازای آزمایش مبنا را کاهش می‌دهد.

نتایج حاصل نشان داد که در این آزمایش‌ها به علت هم‌جنس بودن جنس نانوذره اکسید سیلیسیوم با دانه‌های شیشه و سطح مغزه، مکانیزم اصلی که سبب حفظ و کنترل مهاجرت نانوذرات می‌گردد، کاهش پتانسیل زتای سطح مغزه توسط نانوسیال نبوده است.

نتایج حاصل از آزمایش‌های AFM نشان داد که نانوسیال اکسید سیلیسیوم با جذب بر روی سطح شیشه به‌شدت سبب تغییر زبری سطح شیشه شده است. درنتیجه مکانیزم اصلی و غالب کنترل مهاجرت ذرات ریز توسط نانوسیال اکسید سیلیسیوم، افزایش زبری سطح مغزه متخلخل معرفی گردید.

اساتید راهنما: ذکتر علی وطنی، دکتر پیمان پور افشاری

رشته تحصیلی: مهندسی نفت – حفاری و بهره برداری

سال انتشار: مهر ۱۳۹۴