بررسی آزمایشگاهی تأثیر ساز و کار ریزش ثقلی بر الگوی ‌نشست آسفالتین در محیط متخلخل در فرآیند تزریق امتزاجی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

میزان کاهش تراوایی سازند در اثر ته‌نشست آسفالتین به الگوی ته‌نشست آسفالتین وابسته است. در این تحقیق از میکرومدل شیشه‌ای برای مشاهده و بررسی الگوی ته‌نشست آسفالتین در اثر تزریق نرمال هگزان برای جابجایی نفت مدل استفاده شد. غلظت آسفالتین و رزین، چگالی و گرانروی نفت مدل طوری تنظیم شد که نه تنها خصوصیات نفت مخزن را شبیه‌سازی نماید بلکه نسبت گرانروی و نسبت چگالی سیال تزریق به سیال درجا بتواند قابلیت مطالعه اثرات نیروی ویسکوز و نیروی گرانش بر الگوی نشست آسفالتین را فراهم نماید. اندازه گلوگاه‌ها و حفرات محیط متخلخل میکرومدل شیشه‌ای به‌ترتیب 80 و μ 160 تنظیم گردید. تزریق با دبی mL/h 04/0 انجام شد که عدد رینولدز جریان بیانگر جریان کاملاً لایه‌ای در محیط مخزنی و دور از چاه‌های تزریقی و تولیدی است. نتایج نشان می‌دهند که علاوه‌بر نشست بر سطح و انسداد گلوگاه، تشکیل فیلتر داخلی نیز از ساز و کار‌های اصلی نشست آسفالتین در محیط متخلخل است. در تزریق امتزاجی قبل از زمان رسوخ با غالب بودن نیروی ویسکوز نشست آسفالتین قابل‌توجه نیست. همچنین علاوه‌بر نفوذ مولکولی در سطح تماس هگزان-نفت، پراکندگی مولکولی باعث تشدید رسوب و افزایش آهنگ نشست آسفالتین می‌شود. به منظور مطالعه اثرات پایداری ثقلی جریان و همچنین نیروی گرانش بر الگوی نشست آسفالتین، تزریق در دبی ثابت با قرار دادن میکرومدل شیشه‌ای در زوایای 0، 10 و °20 نسبت به افق و در راستای جریان نیز انجام شد. نیروی گرانش منجر به کاهش 5/70 و 3/82 % حجم ته‌نشست آسفالتین به‌ترتیب در زوایای 10 و °20 در مقایسه با تزریق افقی می‌شود. بنابراین وجود نیروی گرانش در صورت پایداری ثقلی جریان نه تنها نواحی در دسترس برای نفوذ مولکولی و هم‌چنین پراکندگی را کمتر کرده و میزان ته‌نشست آسفالتین را کاهش می‌دهد بلکه با تقویت نیروی ویسکوز منجر به جابجایی کلوخه‌های آسفالتین و کاهش احتمال ته‌نشست آنها می‌گردد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effects of Gravity Drainage Mechanism on Asphaltene Deposition Pattern in Porous Media during Miscible Displacement

نویسندگان [English]

  • Ali Mohammad Mohammadian
  • Negahdar Hosseinpour
Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Asphaltene deposition in porous media during miscible injection, as an enhanced oil recovery method, results in permeability impairment and thus formation damage. The degree of the permeability reduction due to asphaltene deposition is a function of the asphaltene deposition pattern. In this study, the effects of viscous and gravitational forces on the deposition pattern of asphaltene during miscible displacement of oil in a glass micromodel were studied. Dead oil was dissolved in a toluene/gasoil mixture to prepare model oil. A homogeneous micromodel with the pore and throat sizes of 160 and 80 μm, respectively, was prepared and employed for the miscible displacement of the model oil by normal hexane at the injection flow rate of 0.04 mL/h. The flow rate leads to a very low Reynolds number which is a characteristic of laminar flow in the porous media. To shed light on the contribution of the gravitational force to the deposit amount and deposition pattern, the displacement tests were conducted at the dip angles of 0, 10, and 20 degree in the injection direction. It is found that the deposition mechanism of asphaltene is divided into three main categories of deposition on surface, pore throat blocking, and internal filter formation. The deposition mechanism and thus deposition pattern of asphaltene depend on whether the viscous or diffusion/dispersion force is the dominant force in the porous media. The breakthrough time and thus the oil recovery factor is improved in the tilted displacements. In addition, in comparison to horizontal flow, the deposit amount of the asphaltene is decreased by 70.5 and 82.3% at the dip angles of 10 and 20 degree, respectively. Diffusion/dispersion increases the deposit amount of asphaltene, leading to a harsh damage. However, the viscous force may either strengthen or weaken the asphaltene deposition.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Asphaltene deposition pattern
  • Miscible injection
  • Gravity Drainage
  • Tilted formation
[1]. Alimohammadi S, Zendehboudi S, James L (2019) A comprehensive review of asphaltene deposition in petroleum reservoirs, Theory, challenges, and tips Fuel. 252: 753-791.##
[2]. Civan F (2007) Reservoir Formation Damage (2nd ed.). Gulf Professional Publishing. ##
[3]. Srivastava K, Huang S, Dong M (1999) Asphaltene deposition during CO2 flooding, SPE Production & Facilities. 14: 235-245. ##
[4]. Civan F (2016) Modified formulations of particle deposition and removal kinetics in saturated ‎porous media, Transport Porous Media, 111: 381–410. ‎##
[5]. Mendoza de la Cruz L, Argüelles Vivas J, Matias Pérez V, Duran Valencia A, Lopez Ramirez S, (2009) Asphaltene-induced precipitation and deposition during pressure depletion on a porous medium: an experimental investigation and modeling approach, Energy & Fuels. 23: 5611-5625. ##
[6]. Kord S, Miri R, Ayatollahi S, Escrochi M (2012) Asphaltene deposition in carbonate rocks: experimental investigation and numerical simulation, Energy & Fuels. 26, 10: 6186-6199. ##
[7]. Ashoori S (2005) Mechanism of asphaltene deposition in porous medi, Doctor of Philosophy, University of Surrey, United Kingdom. ##
[8]. Doryani H, Malayeri R, Riazi M, (2016) Visualization of asphaltene precipitation and deposition in a uniformly patterned glass micromodel, Fuel, 182: 613-622. ##
[9]. Telmadarreie A, Trivedi J (2017) Dynamic behavior of asphaltene deposition and distribution pattern in fractured porous media during hydrocarbon solvent injection: pore-level observations, Energy & Fuels, 31: 9067-9079. ##
[10]. Soulgani B, Tohidi B, Jamialahmadi M, Rashtchian D (2011) Modeling formation damage due to asphaltene deposition in the porous media, Energy and Fuels, 25: 753-761. ##
[11]. Jafari Behbahani T, Ghotbi C, Taghikhani V, Shahrabadi A (2013) Asphaltene deposition under dynamic conditions in porous media: theoretical and experimental investigation, Energy and Fuels, 27, 2: 622-639. ##
[12]. Green D, Whillhite P (1998) Enhanced oil recovery. 1st ed. Society of Petroleum Engineers. ##
[13]. Mohiuddin Z (2013) Flow visualization and simulation of miscible displacement with gravity domination, Doctor of Philosophy, The University of Adelaide. Australia. ##
[14]. Song Z, Zhu W, Wang X, Guo S (2018) 2-D pore-scale experimental investigations of asphaltene deposition and heavy oil recovery by CO2 flooding, Energy and Fuels, 32: 3194-3201. ##
[15]. Miri R, Zendehboudi S, Kord S, Vargas F, Lohi A, Elkamel A, Chatzis I (2014) Experimental and numerical modeling study of gravity drainage considering asphaltene deposition, Industrial and Engineering Chemistry Research, 53: 11512-11526. ##
[16]. Pathak V, Babadagli T, Edmunds N (2012) Mechanics of heavy-oil and bitumen recovery by hot solvent injection, SPE Production and Facilities, 15: 182-194. ##