اثرات دما و کشش سطحی در مکانسیم های مختلف تولید
خلاصه:
موضوع این مقاله مطالعه اهمیت نسبی دو مکانیسم تکمیلی همچون جابجایی با آب و آشام طبیعی، ارزیابی تأثیر حالت های مختلف دما و کشش سطحی درنرخ تولید و برداشت نهایی نفت ازآزمایشهای آزمایشگاهی است. مکانیسم تولید به وسیله آشام طبیعی به طور تاریخچه ای باتولید درمخازن شکاف دار طبیعی همراه شده است. با وجود این اثر ناهمگونی ها و کانالی شدن، که معمولاً درمخازن غیرشکاف دار آرژانتین وجود دارد، نشان می دهد که مکانیسم آشام بطور قابل توجهی به تولید نفت کمک میکند.
ارزیابی همزمان هر دومکانیسم (آشام و جابجایی) به وسیله آزمایشهای آزمایشگاهی مشکل است. بنابراین آزمایشهای جابجایی و آشام به طور جداگانه انجام شدند.آزمایشهای جابه جایی با آب در دمای اتاق و در انجام شدند. درحالیکه آزمایشهای آشام درو سانتیگراد انجام شدند. هر دو مطالعه درابتدا با آب و سپس با آب و سورفاکتانت، با رسیدن به شرایط با کشش سطحی پایین انجام شدند.
زمانیکه پدیده به طور زیادی به ترکیب مولکولی سیالها و سنگ وابسته است، آزمایشها تا حدممکن عیناً به صورت شرایط مخزن طراحی شدند و به این علت آب ، نفت و سنگ همان سازند استفاده شدند. سنگ استفاده شده برای این مطالعه به طور زیادی Water wet است.
آزمایشهای جابجایی با سورفاکتانت بااستفاده از دو روش مختلف انجام شدند. A) شروع تزریق سورفاکتانت همزمان با شروع جابجایی است. B)تزریق سورفاکتانت بعد از تزریق یک حجم منفذی (pv) ازآب شروع می شود.
روش دوم به طور کلی زمانیکه پروژه های EOR متعاقب پروژه های تزریق آب هستند به کار گرفته شد. مشاهده شد که با تجمع سورفاکتانت و مستقل اززمان شروع تزریق، برداشت نهایی نفت افزایش می یابد.
پدیده آشام طبیعی یک مکانیسم مهم تولید درسنگهای water wet بدست آمد. استفاده از سورفاکتانتها و افزایش دما اثر مکانیسم آشام را مطلوب میکند. بازده مکانیسم جابجایی با کاهش کشش سطحی و افزایش دما بهبود می یابد.
یک روش جدید که ناهمگونی نمونه را به کمک مکانیسم آشام مشخص می کند به وجود می آید. روش براساس یک آنالیز کیفی منحنی های آزمایشی برداشت نفت دربرابر حجم منفذی (pv) است.
درپایان یک روش جدید اندازه گیری ثابت نفوذ پخش آشام به توصیف آشام به عنوان یک فرآیند انتشار پراکنده کننده توسعه وبرای داده های آزمایشی به کار گرفته می شود، یک راه ساده شده دیگر برای مدل کردن فرایند آشام است.
مقدمه :
اکثر مطالعه انجام شده برمکانیسم تولید نفت، جابه جایی است که درآن نفت ازمحیط متخلخل به علت فعالیت یک نیروی بیرونی برقرارشده ازگرادیان فشار جابجا می شود. این مکانیسم شامل نیروهای ویسکوز و موئینگی است اما نقش نیروهای موئینگی به طور کامل درتئوریهای حال حاضر تثبیت نمی شود.
مکانیسم آشام به طور کلی درفهرست کتب مربوط به قدرت تولید مخازن به طور طبیعی شکافدار مطالعه میشود. این مکانیسم، به وسیله تولید طبیعی نفت ازسنگهای درمعرض گرادیان های اشباع آب که نیاز به یک نیروی بیرونی ندارند و همیشه درسنگهای water wet وجود دارند مشخص می شود.
دربیشتر حالتها این دو پدیده به طور جداگانه مطالعه میشوند و اهمیت نسبی یکی یا دیگری درمکانیسم کلی تولید نفت مشکل شناخته می شود مگر اینکه درطراحی پروژه های نگهداری فشار یا برداشت ثانویه درمخازن به طور طبیعی شکافدار، فرایند آشام به طور کلی درنظر گرفته نشود.
اخیراً با پیشرفت آزمایشها و تکنیک های شبیه سازی و امکان ایجاد یک توصیف لیتولوژی دقیق تر، نقش آشام دربازیافت نفت به وسیله تزریق آب می تواند بهتر درک و قبول شود.
برای مثال، دریک مخزن water wet که با تنوع فراوان لایه بندی شده، آب تزریقی به طورترجیحی از میان مناطق با تراوایی بالا کانال خواهد زد و یک درصد جاروب عمودی کمی رامی دهد. درنظر گرفتن تنها مکانیسم تولید جابجایی،فرایند می تواند تمام شده به نظر برسد و آن احتمالاً متوقف خواهدشد. به هرحال، اگر تزریق آب ادامه یابد و ارتباط عمودی وجودداشته باشد، آشام طبیعی آب از لایه های باتراوایی بالاتر به لایه های باتراوایی پایین تر اتفاق خواهد افتاد و نفت رابه مناطق کانالی شده می فرستد و ازمیان آن به سمت چاههای تولیدی می فرستد. ولو اینکه فرایند آشام –جابجایی به زمان بیشتر و تولید و تزریق درباره حجم زیادی از آب نیاز خواهد یافت، افزایش نفت تولید شده به وسیله مکانیسم آشام می تواند به طور مشخص بازیافت نهایی نفت را بهبود دهد.
مکانیسم آشام یک پدیده پیچیده وابسته به تعداد زیادی ازفاکتورهاست . چندین نویسنده ، آشام و وابستگی اش به چندین پارامتر همانند مشخصات پتروفیزیکی، ترکنندگی، دما و تأثیر محصولات شیمیایی رامطالعه کرده اند. به طور دقیق تأثیر تکنیکهای آزمایشی مختلف به اندازه گیری آشام شامل اثرات قدمت، شکل،ژئوفیزیک نمونه و سطوح درمعرض آشام انجام شد.
هرچند، نتایج به دست آمده هنوز بعید هستند که یک روش به طور کلی قابل قبول و یکسان از اندازه گیری و مقیاس داده ای آزمایشگاهی به مطالعات مهندسی مخازن عملی بدهد. داده آزمایشی تازمانی که آنها به طور دقیق قابل قیاس نیست یک نتیجه قطعی را نمی دهد. علت اصلی این مشکل آن است که فرایند آشام به طور زیادی به مشخصات و ترکیب سه جزء سیستم: سنگ، آب و نفت بستگی دارد. آزمایشهای گزارش شده درنوشته ها مخصوص سیسیتم های ویژه ای هستند و درآن حالت اندازه گیری شده اند و درکل ارتباط بین آنها مشکل و دربعضی اوقات غیرممکن است.
درطی مطالعات ما فهمیدیم که درآزمایشهای آشام با تعییر تنهایک جزء (برای مثال نفت) یاتغییر دمای فرایند نتایج کمی مهمی بدست آورده شدند.
با درنظر گرفتن این حقیقت، ما نتیجه گرفتیم که مشکلات پیدا کردن ارتباط و بدست آوردن قوانین کلی از آزمایشهای مؤلفان مختلف، به علت مشخصات مختلف سیستم های مطالعه شده (محیط متخلخل و سیالها) و اختلاف گسترده متغیرها (دما، کشش سطحی و غیره) هستند.
وابستگی زیاد نتایج به مشخصات سیستم ما را مجبور می کند که ازنمونه های آزمایشی و شرایطی که تا حدممکن بیان کننده حالت مخزن است استفاده کنیم. به علاوه نتایج آزمایشی بدست آمده دراین مقاله تنهابرای نمونه های مخزنی ویژه، دما و محصولات شیمیایی مطالعه شده تحت موقعیتهای آزمایشگاهی معتبر درنظر گرفته می شوند. اثرات قدمت درطی آزمایشها مطالعه نشد.
مواد و روشها:
نمونه های استفاده شده متعلق به سازند Magallanes Inferior در Austral Basin آرژانتین است. آنها براساس مشخصات پتروفیزیکی شان به منظور به دست آوردن یک گروه با خواص همگون (جدول 1) انتخاب شده اند. نمونه ها ناهمگونی های لیتولوژیکی مشخصی با مشاهده بصری ندارند.
دسته بندی میکروسکوپی نمونه بوسیله microscopy(SEM) scannig electron، یک درجه بالای تغییرات را بایک توزیع کاملاً منظم از مواد کلری رسی شده، روی یک درصد معنی دار ازاجزاء دانه ای و مواد بین درزی منافذ راتعریف می کند. درمیکروفتوگرافی بدست آمده (شکل 8) دو جزء دانه ای () با توسعه منظم و چشمگیر کلر روی سطوحشان همانند یک محصول ازتغییرات پس از رسوب می تواند پیش بینی شود.
فاصله های () و ارتباط های درون ذره ای () که به ترتیب منافذ را تعریف می کنند به علت وجود همان تغییرات است.
نظم و درجه توسعه این مواد رسی شده سطح مخصوص محیط متخلخل را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد. این دراشباع های بالای آب کاهش نیافتنی منتقل میشود. ازنفت سازند همان مخزن همانند نمونه های سنگی استفاده شد. شرایط نفت برای آزمایشها شامل فیلتر شدن و بی گازشدن است. ولو اینکه این دوفرایند مشخصات نفت اصلی را تغییر می دهند (حفظ پارافین و فقدان اجزاء سبک)، آنها برای توسعه مناسب آزمایش ها ضروری هستند.
آب سازند به صورت ترکیب یکسان با اصلش ساخته شد. محلوهای سورفاکتانت بصورت 35/0 % سورفاکتانت به آب آماده شدند. خواص سیال درجدول 2و3 مشاهده میشوند.
آزمایشهای یکسانی متعاقباً با نفت مصنوعی با ویسکوزیته مشابه با نفت اصلی انجام شد، که اهمیت استفاده از سیالهای طبیعی را تاکید کند. به علت اضطرارهای زمانی درپروژه، تأثیر قدرت درآزمایشها مطالعه نشد. درنمونه های قدیمی یک بازیافت نهایی پایین تری انتظار می رود.
آزمایشهای جابجایی : دردمای اتاق و در انجام شدند. آزمایشها دردمای اتاق درسلولهای Hassler انجام شدند. نمونه ها تا اشباع آب کاهش نیافتنی تا زمانیکه تولید آب توقف یافت به وسیله جابجایی با نفت سیلاب زده شدند. آزمایشها در درسلوهای سه محوری غوطه ور دریک حمام وابسته به ترموستات بااختلاف دمای انجام شدند. درهمه حالتها، نمونه ها بااجتناب ازاثر قدمت بلافاصله بعد ازاینکه به اشباع آب کاهش نیافتنی رسیدند فوراً آماده شدند.
بعد ازهر آزمایش، نمونه ها با تلوئن و متانول برای استفاده شدن درآزمایشهای بعدی شسته شدند. نمونه های استفاده شده در آزمایشهای سورفاکتانت دوباره استفاده نشدند. خواص پتروفیزیکی بعداز هرآزمایش متفاوت شدند. جدول 1 مقدارهای تراوایی مؤثر رادرنقاط نهایی اشباع های آب کاهش نیافتنی شامل می شود. این مقدارها یک میانگین بدست آمده درهر آزمایش ازهمان نمونه هستند. درهیچ حالتی اختلاف بیشتراز 5/1 % نبود.
تزریق محول سورفاکتانت : دردو روش مختلف و دردو دما انجام شد. دریک حالت محلول ازشروع جابجایی و دردیگری بعد از تزریق یک pv تزریق شد.