مشخصه‌سازی تاثیرگذاری برهمکنش‌های سنگ/سیال و سیال/سیال در موفقیت تزریق آب‌کم شور: شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی در مقیاس حفره

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شریف

2 مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، ایران

10.22078/pr.2025.5610.3489

چکیده

میزان تاثیرگذاری مکانیزم‌های سیال/سیال و سنگ/سیال در مقدار بازیافت نفت در سیلاب‌زنی با آب کم‌شور به خوبی مشخص نشده است. همچنین، شرایط مخزنی و میدانی همچون ترشوندگی اولیه مخزن، هیسترسیس و تاثیر توالی تزریق به ندرت مورد بررسی قرار گرفته‌اند. بنابراین، مطالعه حاضر با استفاده روش دینامیک سیالات محاسباتی در ابتدا تاثیر ترشوندگی اولیه و هیسترسیس را بر حرکت شورآب در یک شبکه متخلخل بررسی می‌کند. سپس، سهم مکانیزم‌های تغییر ترشوندگی و کاهش کشش بین سطحی را بر بازیافت نهایی نفت در تزریق ثالثیه آب تحلیل می‌کند. طبق نتایج، هرچه میزان ترشوندگی اولیه به سمت آب‌دوستی برود (با مقدار بهینه °30)، آب کم‌شور قادر است ناحیه بیشتری از فضای متخلخل را جاروب کند. همچنین، وجود هیسترسیس منجر می‌شود در سیستمهای مورد مطالعه، تزریق ثانویه در همه حالات ترشوندگی نهایی نسبت به تزریق ثالثیه دارای برتری باشد.تفاوت تزریق ثانویه و ثالثیه در زاویه تماس نهایی حدود °60 به بیشترین مقدار خود رسیده است. به منظور بررسی سهم مکانیزم کاهش کشش بین سطحی (IFT) آب/نفت و تغییر ترشوندگی، تزریق ثالثیه آب کم‌شور پس از تزریق ثانویه آب پرشور در سه شوری نرمالیزه (نسبت به آب پرشور) 0.7، 0.1 و 0.01 انجام شد. در نبود مکانیزم‌های سیال/سیال، کاهش شوری منجر به بهبود تولید نفت خواهد شد. در غیاب مکانیزم‌های سنگ/سیال، بهترین حالت برای روند IFT با شوری روند سهموی (نه کاهش IFT با کاهش شوری) می‌باشد. در نهایت، این مطالعه نشان می‌دهد که مکانیزم‌های سنگ/سیال و سیال/سیال فارغ از روند تغییرات کشش بین سطحی، دارای هم افزایی می‌باشند. تاثیر IFT به تنهایی بر بهبود بازیافت نفت یک مرتبه (ده برابر) کمتر از تاثیر تغییر ترشوندگی می‌باشد. با این حال، بر اساس اثر هم افزایی، فعل و انفعالات همزمان این دومکانیزم به صورت معنی داری بیشتر از هرمکانیزم به صورت جداگانه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Characterization of the Effect of Fluid/Fluid and Rock/Fluid Interactions on the Success of Low Salinity Water Injection: Pore Scale Computational Fluid Dynamics Simulation

نویسندگان [English]

  • Mobeen Fatemi 1
  • Mehdi Ebrahimi Nejad 2
  • Hamed Farhadi 2
1 Department of Chemical and Petroleum Engineering
2 Petroleum Engineering, Department of Chemical and Petroleum Engineering, Tehran, Iran
چکیده [English]

The effect of fluid/fluid and rock/fluid mechanisms on the amount of oil recovery in low salinity water flooding has not been well understood. Also, reservoir and field conditions such as the initial wettability of the reservoir, hysteresis and the effect of the injection sequence have rarely been investigated. Therefore, the present study, using the computational fluid dynamics method, first investigates the effect of initial wettability and hysteresis on the displacement efficiency of saline water in a porous network. Then, it analyzes the contribution of wettability alteration and variation of interfacial tension mechanisms on the final oil recovery in tertiary low salinity water injection. According to the results, as the initial wettability goes towards more water-wet condition (with an optimal value of 30°), low salinity water is able to sweep a larger area of the porous media. Also, the presence of hysteresis leads to superior performance of secondary injection low salinity to its tertiary injection in all final wettability states in the studied porous media. The difference is largest in the case of final contact angle of 60°. In order to investigate the contribution of the water/oil interfacial tension (IFT) variation and wettability alteration mechanisms, the tertiary low salinity water injection (after the secondary high salinity injection) was simulated in three different normalized salinities (relative to high salinity water) of 0.7, 0.1 and 0.01. In the absence of fluid/fluid mechanisms, salinity reduction will lead to improved oil production. In the absence of rock/fluid mechanisms, the best case for the IFT trend with salinity is the parabolic trend (not decreasing IFT with decreasing salinity). Finally, this study shows that rock/fluid and fluid/fluid mechanisms are synergistic regardless of the trend of changes in interfacial tension. The effect of IFT alone on improving oil recovery is one order (ten times) less than the effect of wettability alteration. However, based on the synergistic effect, the simultaneous interactions of these two mechanisms are significantly higher than individual performance of each mechanism.

کلیدواژه‌ها [English]

  • computational fluid dynamics
  • pore scale simulation
  • low salinity water injection
  • hysteresis
  • wettability alteration