مطالعه امکانسنجی کنترل آسیب آسفالتین در سازند کربناته کم‌تراوا با سنتز درجای نانوذرات اکسید آهن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، خیابان کارگر شمالی، امیرآباد شمالی، دانشکده فنی دانشگاه تهران، انستیتو مهندسی نفت

2 استاد دانشگاه تهران

10.22078/pr.2020.4122.2869

چکیده

جذب و ته‌نشست آسفالتین بر سطح منافذ سنگ مخزن موجب تغییر خواص سنگ از جمله تراوایی، تخلخل و ترشوندگی و در نتیجه آسیب سازند می شود. نانوذرات دارای پتانسیل لازم برای جذب و ممانعت از تشکیل رسوب آسفالتین هستند.در این تحقیق، نانوذرات به صورت درجا در نفت سنتز شد و امکانسنجی کنترل آسیب آسفالتین در مغزه‌های کربناته کم‌تراوا در حضور این نانوذرات بررسی گردید. بدین منظور، ابتدا نفت مدل از انحلال نفت مرده در مخلوط تولوئن/گازوییل تهیه شد و سپس امولسیون های پایدار محلول آبی نمک نیترات آهن در نفت مدل ساخته شد. این امولسیون‌ها در دمای مخزن و فشارهای مختلف قرار گرفتند تا نانوذرات به صورت درجا سنتز ‌شوند. ساختار کریستالی، توزیع اندازه و ریخت شناسی این نانوذرات خودسنتزشو و همچنین ظرفیت جذب مواد هیدروکربنی بر سطح آنها بررسی شد. نهایتا دو مغزه کربناته کم‌تراوا با اندیس زون جریانی مشابه انتخاب شد و با انجام تست سیلابزنی مغزه‌ها و ثبت تغییرات تراوایی موثر هیدروکربنی، اثرات نانوذرات سنتزی بر کنترل آسیب سازند بررسی گردید. در تست سیلابزنی، یکی از مغزه‌ها‌ با نفت مدل و مغزه دوم با امولسیون آب نمک نیترات آهن در نفت مدل اشباع شدند و القاء آسیب آسفالتین با تزریق نرمال هگزان انجام شد. تغییرات تراوایی موثر سیکلوهگزان قبل و بعد از القاء آسیب به عنوان معیاری از شدت آسیب سازند ثبت گردید. نتایج آنالیزهای XRD و FESEM نشان از ساختار کریستالی نانوذرات سنتزی و متوسط اندازه nm 65 دارند که از قطر منافذ موثر مغزه‌ها کوچکتر است. تستهای سیلابزنی نشان می‌دهند که با افزایش افت فشار تخلیه، که با دبی تزریق/تولید بالا همراه است، هرچند میزان کاهش تراوایی ناچیز است ولی سنتز درجای نانوذرات در کنترل آسیب سازند موثر است. اما در دبی تزریق/تولید پایین، سنتز درجای نانوذرات می‌تواند از طریق به تله افتادگی قطرات آبی باعث کاهش هرچه بیشتر تراوایی موثر فاز هیدروکربنی گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility Study of Asphaltene Damage Control in Low-perm Carbonates by In-Situ Synthesis of Fe2O3 Nanoparticles

نویسندگان [English]

  • Mazaher Hayatdavoudi 1
  • Negahdar Hosseinpour 2
1 Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
2 Assistant Professor at University of Tehran
چکیده [English]

Asphaltene precipitation/deposition in reservoir formation has detrimental influences on the oil production. The stability of w/o emulsions, the high viscosity of oil, and unfavorably changing the reservoir rock properties are induced in part by the asphaltene instability. Nanoparticles exhibit acceptable capacities for the adsorption and control of the precipitation of asphaltene. In this work, in-situ synthesis of iron oxide nanoparticles in reservoir oils is followed to evaluate the effects of the thus-prepared nanoparticles on the control of asphaltene damage in tight carbonate core plugs. Model oil was prepared by dissolving dead oil in a toluene/gasoil mixture. Following the preparation of stable emulsions of precursor iron salt aqueous solution in the model oil, Fe2O3 nanoparticles were synthesized at a typical reservoir temperature and high-enough pressure in an autoclave. Two series of core-flooding experiments were performed by the injection of n-C6 and monitoring the hydrocarbon effective permeability before and after the damage. Two core plugs with the same flow zone index were selected, one of which was saturated with the model oil and the other with the emulsion, and the asphaltene damage was induced by the core flooding test. The results of XRD and FESEM indicate the crystalline structure and the mean particle size of 65 nm for the in-situ prepared nanoparticles, much smaller than the pore/throat sizes of the plugs. It is found that the nanoparticles are effective in the control of the asphaltene damage at high injection/production flowrates. However, at low drawdown or injection/production flowrates, the in-situ synthesis procedure leads to a higher drop in the hydrocarbon effective permeability when compared to that observed during the displacement of the virgin model oil. This may be ascribed to the trapping of aqueous droplets in pore-throats, resulting in a significant reduction in the hydrocarbon permeability by the phase trapping.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanotechnology
  • In-situ synthesis
  • Asphaltene
  • Adsorption
  • Flow assurance