بهبود عملیات تزریق گاز به درون مخزن توسط نانوذرات

محققین دانشگاه تهران در مطالعات خود توانسته اند که با استفاده از نانوذرات، فوم ایجاد شده در عملیات تزریق متوالی گاز آب را پایدار کرده و باعث افزایش بازدهی عملیات تزریق گاز شوند.

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری `انرژی امروز`، تزریق گاز به مخزن یکی از پرکاربردترین روش های ازدیاد برداشت نفت به شمار می رود. چنانچه گاز طی یک یا چند تماس با نفت امتزاج یابد، می تواند در حجم جاروب شده (Sweep Efficiency) تقریباً تمام نفت را جایگزین نماید. اما ناهمگونی مخزن و بالاروی ثقل گاز منجر به کاهش بازده جاروب می شود. استفاده از فوم، مشکلات ناشی از تزریق گاز مانند بازده پایین جابه جایی نفت را کاهش می دهد. مکانیسم اصلی که فوم با استفاده از آن تحرک گاز را کاهش می دهد، بی حرکت کردن و یا به دام انداختن بخش زیادی از گاز در محیط متخلخل و افزایش ویسکوزیته ظاهری گاز می باشد.

فوم به صورت توزیعی از حباب های گاز که در فاز مایع پراکنده شده اند تعریف می شود که در آن اندازه  حباب ها خیلی کوچک تر از اندازه ظرف است. به علت کشش سطحی بالا میان فاز گازی و آبی، برای تشکیل سطح میان گاز و مایع، انرژی زیادی لازم است. در اثر تزریق مواد فعال سطحی مثل سورفوکتانت، انرژی لازم جهت تشکیل سطح میان دو فاز کاهش می یابد و درنتیجه فوم تشکیل شده دارای پایداری بیشتری می شود. این ترکیبات فعال سطحی هستند و ازاین رو تأثیر زیادی بر سطح و خواص سطحی محلول ها خواهند داشت. با این حال عوامل مختلفی ازجمله جذب سورفکتانت بر روی سنگ مخزن، از بین رفتن سورفکتانت به دلیل پخش شدن در نفت و تجزیه سورفکتانت تحت شرایط سخت مخزنی، کارایی اقتصادی استفاده از سورفکتانت را محدود می کند.

 ﻧﺎﻧوذرات برخلاف سورفوکتانت ها می توانند بدون جذب شدن یا شکستن شیمیایی استفاده شوند. از آنجا که نانوذرات نیروی چسبندگی بیشتری نسبت به سورفوکتنت ها در سطح تماس بین دو سیال دارند بنابراین مستعد پایداری بیشتری می باشند .علاوه بر این، نانوذرات را می توان با صرف هزینه ای مناسب از مواد خام ارزان مانند خاکستر و سیلیکا به دست آورد. مطالعات زیادی گزارش شده که در آ نها از ذرات کلوئیدی با شیمی سطح های مختلف برای پایدارسازی فوم استفاده شده است. سطح این ذرات توسط سورفکتانت ها و یا پلیمرها پوشیده شده است تا بتوانند به عنوان عوامل فعال سطحی عمل کنند.

محققین انستیتو نفت و مهندسی شیمی دانشگاه تهران در تحقیقات خود تاثیر نوع سورفوکتنت و نفت را در بازدهی سیستم بررسی کردند. آن ها با مقایسه دو نوع سورفکتنت CTAB و SDS مشاهده کردند که نانوذرات سیلیکای هنگامی به دلیل برهم کنش جاذبه ای با CTAB به آن ها چسبیده و به شدت بازدهی سیستم کاهش می یابد ولی در سیستم دوم، نانوذرات به خوبی در میان سورفکتنت پخش شده و بازدهی افزایش می یابد. همچنین طبق نتایج آن ها معلوم شد که حضور نانوسیلیکا تأثیر چندانی بر افزایش فوم زایی ندارد اما پایداری فوم را به طرز چشمگیری افزایش می دهد.  این بدین معنی است که فوم ایجادشده به وسیله ترکیب نانوذره و سورفکتانت، نسبت به فوم ایجادشده به وسیله سورفکتانت تنها، پایداری بسیار بالایی دارد. همچنین مشخص شد که حضور نفت اثری مخرب داشته و فوم زایی و پایداری فوم را به شدت کاهش می دهد. اما در میان نفت های مختلف، هرچه ویسکوزیته نفتی بیشتر باشد، فوم حاصل از آن پایدارتر خواهد بود.

در آخر محققین بیان می کنند که روند به دست آمده در رابطه با اثر مثبت افزایش ویسکوزیته نفت بر عملکرد فوم در رابطه با سه نوع نفت مورد استفاده در آزمایشات خود می باشد. زیرا این نفت ها فاقد آسفالتین هستند و بنابراین ترکیبات پیچید های در آن ها وجود ندارد. اما به طورکلی، نفت های خام به دلیل وجود آسفالتین با ترکیبات پیچیده، دارای عملکردی بسیار پیچید های هستند و در مجاورت فوم، رفتارهای متفاوتی از خود نشان

می دهند. بنابراین عاوه بر ویسکوزیته عوامل دیگری نیز دخیل هستند که نیاز به بررسی های بیشتری دارند.

متن کامل دستاورد محققین سپیده بابامحمودی، محمدهادی رنجبران و سیاوش ریاحی با عنوان `بررسی آزمایشگاهی پایداری فوم حاصل از نانوذره و سورفوکتانت در حضور نفت خام` در شماره 92 مجله علمی پژوهش نفت وابسته به پژوهشگاه صنعت نفت به چاپ رسیده است.