مطالعه تجربي استفاده از نانوسيالات براي تغيير ترشوندگي سنگ مخازن گاز ميعاني، به منظور ازدياد برداشت

دكتري

هدف از انجام اين پژوهش بهره‌گيري از ويژگي‌هاي منحصر به فرد نانوسيالات به منظور كاهش آب دوستي و نفت دوستي سنگ‌ كربناته‌ و تغيير ترشوندگي آن به حالت ابر گازدوست مي‌باشد، به‌طوريكه موجب پيشگيري از وقوع پديده‌ي انسداد ميعاني و يا كاهش آن در مخازن گاز ميعاني شده و در نتيجه، برداشت گاز و ميعانات گازي از مخزن افزايش يابد. در ابتدا نانوذرات متعددي سنتز شد و توانايي آنها در تغيير ترشوندگي سنگ كربناته به حالت گازدوست، به كمك آزمايش زاويه تماس قطرات آب و نفت روي سطح سنگ پوشش داده شده با اين نانوذرات سنجيده شد. از ميان نانوذرات سنتز شده، چهار نانوذره‌ي TiO2، SiO2، CNT و ZnO/SiO2 موفق شدند ترشوندگي سنگ را به حالت ابر آبگريز تغيير دهند و خاصيت خود تميزشوندگي به سطح آن القا نمايند. دو نانوذره‌ CoBST و CeBST نيز موجب آبگريز شدن سنگ شدند. پس از مشخصه‌يابي هر يك از اين نانوذرات، از آنها به همراه مواد فلئوردار در ساخت نانوسيالات استفاده شد و به كمك آناليز طراحي آزمايش‌ها، پارامترهاي موثر در ساخت نانوسيالات به منظور ابر گازدوست شدن سنگ كربناته بهينه شد. نتايج آزمايش زاويه تماس روي سطح سنگ‌هاي پوشش داده شده با اين شش نانوسيال نشان داد كه ترشوندگي سنگ از حالت مايع دوست به حالت ابر آبگريز (با زاويه تماس استاتيك °160< و ديناميك °0) و ابر نفت گريز (با زاويه تماس استاتيك 140-152°و ديناميك °10≥) تغيير يافت. كاهش % 100 آشام آب و % 90 آشام نرمال دكان درون سنگ نيز صحت نتايج فوق را مورد تائيد قرار داد. پس از آن مكانيزم تغيير ترشوندگي سطح و گازدوست شدن آن توسط آناليز‌هاي SEM، SP و EDX مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. نتايج حاصل از اين آناليز‌ها نشان داد كه به واسطه‌ي پوشش‌دهي سنگ با نانوسيال، سطح سنگ تبديل به يك سطح ميكرو/نانو ساختار با انرژي سطح پايين شده كه باعث به دام افتادن گاز در ميان حفرات موجود در آن و در نتيجه دفع آب و نفت مي‌شود. در ادامه، پايداري نانوسيالات با بررسي نتايج آناليز زتا پتانسيل و پايداري سطوح پوشش داده شده با نانوسيال با انجام تست سايش تائيد شد. سپس آزمايش آشام نانوسيال به درون مغزه‌ي اشباع از ميعانات گازي انجام گرفت كه نشان داد محتويات نانوسيال مي‌توانند به درون منافذ مغزه نفوذ كرده و روي سطح بنشينند و با تغيير ترشوندگي سنگ باعث كاهش درصد اشباع نفت در آن بشوند، به طوريكه مقدار بازيابي نهايي ميعانات گازي در حدود % 34 اندازه‌گيري شد. پس از آن، براي بررسي عملكرد نانوسيال بر تغيير ترشوندگي در مقياس مغزه و تاثير آن بر جريان سيال، آزمايش‌هاي سيلابزني به روش ناپايا براي دو سناريوي تزريق به صورت سيلابزني مايع درون مغزه‌ي اشباع از گاز و سيلابزني گاز درون مغزه‌ي اشباع از مايع انجام گرفت. بررسي نمودار‌هاي افت فشار و تراوايي نسبي نشان داد كه در هر دو سناريو، پس از تغيير ترشوندگي مغزه، تراوايي نسبي فاز گاز و مايع در مغزه و ميزان توليد آنها، در قياس با قبل از تغيير ترشوندگي به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يافتند. به عنوان نمونه در سناريو‌ تزريق گاز نيتروژن به مغزه‌ي اشباع از ميعانات گازي، پس از تغيير ترشوندگي مغزه به وسيله‌ي نانوسيال، تراوايي نسبي گاز در در اشباع باقيمانده نفت و همچنين مقدار نهايي توليد ميعانات گازي به ترتيب % 68 و % 57 افزايش يافتند.

189874

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عليرضا بهراميان- دكتر رضا نوروزبيگي

طراحي فرآيندها

دكتر محمد تقي صادقي