بررسی تأثیر یون‌های موثر بر پتانسیل سطح در بهبود برداشت نفت توسط فرآیند آشام خودبخودی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقاتی فرایندهای پیشرفته جداسازی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

در مخازن شکاف‌دار، میزان برداشت نفت به آشام خودبخودی آب در ماتریس و خارج ساختن نفت موجود در آن به سمت شکاف‌ها، بستگی دارد. اما این فرآیند زمانی امکان‌پذیر است که ماتریس بلوک‌ها، «آب‌تر» باشد. از آنجا که مخازن کربناته غالبا «نفت‌تر» می‌باشند، به کارگیری آشام خودبخودی در مخازن کربناته شکاف‌دار مستلزم تغییر ترشوندگی در حین عملیات سیلاب‌زنی می‌باشد. در این مقاله، تأثیر یون‌های مؤثر بر پتانسیل سطح (SO42- ،Ca2+ ،Mg2+) موجود در آب دریا در تغییر ترشوندگی سنگ کربناته و همچنین تأثیر دما و غلظت نمک NaCl در فرآیند آشام خودبخودی مورد تحقیق تجربی قرار گرفت. بدین منظور 13 مورد آزمایش آشام با استفاده از محلول‌های حاوی غلظت‌های مختلف از یون‌های مذکور، در سطوح دمایی40، 60، 80، و C° 90 انجام گردید. از نمونه‌های سنگ رخنمون کلسیت از معدن سنگ آهک لیمبورگ هلند و نمونه نفت خام سازند بنگستان ایران با درجه API 30/22، برای انجام آزمایشات آشام خودبخودی در این تحقیق استفاده شد. نتایج حاصل از نشان می‌دهد که حضور یون‌های SO42- به شدت بر فرآیند آشام خودبخودی تأثیر می‌گذارد، به طوری که بیشترین میزان نفت بازیابی شده (75%) توسط محلول حاوی بالاترین غلظت SO42- حاصل شده است. حذف SO42- در محلول آشام نیز کاهش 2 درصدی برداشت نفت را به دنبال دارد. با تغییر غلظت یون‌های Ca2+ و Mg2+ در دماهای 40، 60، و C° 80 تغییری در برداشت نفت حاصل نگردید، اما در دمای C° 90، با افزایش غلظت یون‌های مذکور میزان برداشت نیز افزایش یافت. همچنین با افزایش غلظت NaCl در محلول آشام، کاهش برداشت نفت (2% در C° 90) و با حذف NaCl از محلول، افزایش میزان برداشت نفت (30% در C° 90) مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Potential Determining Ions on the Improved Oil Recovery by Spontaneous Imbibition

نویسندگان [English]

  • Hamzeh Sadeghi Marznaki
  • Seyed Nezameddin Ashrafizadeh
Research Lab for Advanced Separation Processes, Department of Chemical Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

Recovery of oil from fractured reservoirs is dependent on the water spontaneous imbibition in the matrix and depletion of oil contents into the fractures. However, this process is feasible only where the matrix blocks would be water-wet. The carbonate reservoirs are mostly oil-wet and thus applying spontaneous imbibition in the fractured carbonate reservoirs is dependent on the wettability alteration during the water flooding. In this work, imbibition experiments were performed using solutions incorporating various concentrations of potential determining ions present in the sea water (SO42-, Ca2+, and Mg2+) at four temperature levels (40, 60, 80, and 90 °C). The effects of ions, temperature, and salt concentration on the wettability alteration of carbonate reservoirs during spontaneous imbibition process were investigated. Calcite outcrops from a limestone mine in Limburg, the Netherland, and crude oil of Bangestan formation, Iran, with an API of 22.3, were applied. It is shown that the presence of SO42- ions The strongly affects the spontaneous imbibition to a maximum extent, in other words, the 75 percent removal of SO42- from imbibition solutions leads to 2% reduction in the oil recovery. Moreover, by increasing NaCl concentration the oil recovery decreases (2% at 90 °C), while by removal of NaCl from the solution the oil recovery increases (30% at 90 °C). No variation in the oil recovery is observed where variations in the concentration of Ca2+ and Mg2+ ions at 40, 60, and 80 °C are applied. However, at 90 °C, the recovery of oil is increased with increasing the concentration of potential determining ions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Improved Oil Recovery
  • Carbonate Reservoir
  • Spontaneous Imbibition
  • Wettability

مراجع

[1]. Høgnesen E. J., EOR in fractured oil-wet chalk, PhD Dissertation, University of Stavanger, Norway, 2005.

[2]. Zhang P., and Austad T., “Wettability and oil recovery from carbonates: Effects of temperature and potential determining ions”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 279, pp 179–187, 2006.

[3]. Strand S., Høgnesen E. J., and Austad T., “Wettability alteration of carbonates-Effects of potential determining ions (Ca2+ and SO42−) and temperature”, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 257, pp 1–10, 2006.

[4]. Standnes D. C., and Austad T., “Wettability alteration in chalk. 2. Mechanism for wettability alteration from oil-wet to water-wet using surfactants”, Petroleum Science and Engineering, Vol. 28, pp 123–143, 2000.

[5]. Zhang P., Tweheyo M. T., and Austad T., “Wettability alteration and improved oil recovery by spontaneous imbibitions of seawater into chalk: Impact of the potential determining ions Ca2+, Mg2+, and SO42-, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects”, Vol. 301, pp 199–208, 2007.

[6]. Zhang P., Tweheyo M. T., and Austad T., “Wettability Alteration and Improved Oil Recovery in Chalk: The Effect of Calcium in the Presence of Sulfate”, Energy & Fuels, Vol. 20, pp. 2056-2062, 2006.

[7]. Fathi S. J., Austad T., and Strand S., “Smart Water as a Wettability Modifier in Chalk: The Effect of Salinity and Ionic Composition”, Energy & Fuels, Vol. 24, pp 2514-2519, 2010.

[8]. Fathi S. J., Austad T., Strand S., and Puntervold T., “Wettability Alteration in Carbonates: The Effect of Water-Soluble Carboxylic Acids in Crude Oil”, Energy & Fuels, Vol. 24, pp. 2514-2979, 2010.

[9]. Strand S., Austad T., Puntervold T., Høgnesen E. J., Olsen M., and Barstad S. M. F., “Smart Water for Oil Recovery from Fractured Limestone: A Preliminary Study, Energy & Fuels”, Vol. 22, pp 3126-3133, 2008.

[10]. Strand S., Puntervold T., and Austad T., “Effect of Temperature on Enhanced Oil Recovery from Mixed-Wet Chalk Cores by Spontaneous Imbibition and Forced Displacement Using Seawater”, Energy & Fuels, Vol. 22, pp 3222-3225, 2008.

[11]. Austad T., and Standnes D. C., “Spontaneous imbibition of water into oil-wet carbonates”, Petroleum Science and Engineering, Vol. 39, pp 363–376, 2003.

[12]. Standnes D. C., and Austad T., “Wettability alteration in chalk 1. Preparation of core material and oil properties”, Petroleum Science and Engineering, Vol. 28, pp 111–121, 2000.

[13]. لطف الهی سهی م.، بررسی پارامترهای مؤثر بر پدیده آشام مخازن در کربناته شکافدار، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ایران، 1388.