واکاوی آزمایشگاهی تاثیر انتشار مواد فعال سطحی بر ازدیاد برداشت نفت در تزریق ثانویه فوم تثبیت شده با مخلوط سورفکتانت و نانوذره در یک شبیه‌سازی مخزن ماسه سنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی نفت، معدن و مواد، دانشکده عمران و منابع زمین، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی، تهران، ایران

10.22078/pr.2024.5383.3395

چکیده

تزریق فوم تثبیت شده با نانوذرات به دلیل پایداری بالای آن مورد توجه صنعت نفت قرار گرفته است. در این مطالعه، برهمکنش میان نانونوذرات و سورفکتانت و همچنین هیسترسیس توالی نزریق فوم مورد بررسی قرار می‌گیرد. به همین منظور، آزمایش تزریق مغزه ثانویه و ثالثیه در مغزه‌ی مصنوعی از جنس دانه‌های شیشه‌ای انجام می‌گیرد. محلول‌های مولد فوم تزریقی شامل نانوسیال 1/0 درصد وزنی کلسیم کربنات، سورفکتانت 04/0 درصد وزنی و مخلوط این دو می‌باشد که به صورت همزمان با گاز دی اکسید کربن به محیط متخلخل تزریق شده اند. بر اساس نتایج، بازیافت ثانویه نفت توسط فوم تثبیت شده با مخلوط سورفکتانت و نانوذره به صورت معنی‌داری بالاتر از سایر محلول‌های مولد فوم بود که به تغییر ترشوندگی سنگ به سمت آب‌دوستی نسبت داده شد. به گونه‌ای که طبق آزمایش‌های زاویه تماس، مخلوط سورفکتانت و نانوذره بیشترین قابلیت را در تغییر ترشوندگی از آب‌دوستی به سمت آب‌گریزی دارد. همچنین، در همه موارد، بازیافت نفت ثالثیه به صورت معنی داری کمتر از بازیافت ثالثیه بود. این پدیده به کند بودن رژیم انتشاری حاکم بر بازیافت ثالثیه  نسبت به رژیم همرفتی موجود در تزریق ثانویه نسبت داده شد. به منظور اثبات این فرضیه، روند پیرسازی انجام شده در آزمایش‌های تزریق مغزه در دستگاه زاویه تماس پیاده سازی شد تا توانایی تغییر ترشوندگی شیشه نفت دوست توسط محلول‌های مولد فوم در دو رژیم انتشاری (حاکم بر تزریق ثالثیه) و همرفتی (حاکم بر تزریق ثانویه) مورد بررسی قرار گیرد. در رژیم انتشاری، نانوسیال قابلیت تغییر ترشوندگی شیشه را به سمت آب‌دوستی بیشتر نداشت. محلول سورفکتانتی تنها ° 5 از نفت دوستی شیشه کاهش داد. مخلوط سورفکتانت و نانوذره این تغییر ترشوندگی را به °16 رساند. در رژیم هم‌رفتی، نانوسیال، محلول سورفکتانتی و مخلوط سورفکتانت و نانوذره به ترتیب ترشوندگی اولیه را از حدود °150 به °76، °45 و °23 رساند که سرعت بیشتر رژیم همرفتی در تغییر ترشوندگی را تایید می‌کند. بر اساس آزمایش‌های کشش سطحی، رفتار برتر مخلوط سورفکتانت و نانوذره به جذب سطحی مولکول‌های سورفکتانت بر نانوذره و فعال سطحی شدن نانوذرات نسبت داد شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Laboratory Investigation of the Effects of Surfactant Release in a Sandstone Reservoir on Increasing Oil Recovery in Tertiary Injection of Foam Stabilized with a Mixture of Surfactant and Nanoparticles

نویسنده [English]

  • Mahdi NazariSaram
Department of Petroleum, Mining and Materials, CT.C, Islamic Azad University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Injection of nanoparticle-stabilized foam has been considered by the oil industry due to its high stability. In this study, the interaction between nanoparticles and surfactants as well as the hysteresis of the foam injection sequence are investigated. For this purpose, secondary and tertiary core injection experiments were performed on synthetic glass core to investigate the oil recovery behavior of foam stabilized with calcium carbonate nanoparticles and SDS surfactant in sandstone reservoirs. According to the results, the secondary oil recovery by foam stabilized with a mixture of 0.04 wt.% of surfactant and 0.1% w of nanoparticles is significantly higher than the foam stabilized with counterpart nanoparticle and surfactant. In all cases, tertiary oil recovery was significantly lower than the tertiary mode. This phenomenon was attributed to the diffusion regime governing tertiary recovery compared to the convective regime in the secondary injection. In order to prove this hypothesis, the aging process performed in the core injection experiments was repeated in the contact angle device. In the diffusion regime, the Nano fluid could not change the wettability of the glass to more water-wetness. Moreover, the surfactant solution reduced the glass oil-wetness by only 5 degrees. Furthermore, the mixture of surfactant and nanoparticles altered the wettability by 16 degrees. Additionally, the nanofluid, surfactant solution, and mixture of surfactant and nanoparticles changed the initial wettability from approximately 150° to 76°, 45°, and 23°, respectively, confirming a higher rate of convective regime in wettability alteration. Based on surface tension experiments, the superior behavior of the surfactant and nanoparticle mixture was attributed to the adsorption of surfactant molecules on the nanoparticles and the surface activation of the nanoparticles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Foam Injection
  • Hysteresis
  • Nanoparticles
  • Surfactant
  • Diffusion Regime and Convection