مدلسازی و شبیه سازی اثر نانوذرات بر عملکرد انحراف اسید در مخازن کربناته
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 .
استا راهنما: دکتر ریاحی، دکتر بابک امین شهیدی
استاد مشاور: دکتر میثم پور نیک
سال انتشار: شهریور 1395
