مطالعه آزمایشگاهی اثر نانورس برروی ترشوندگی سنگ مخزن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 انجمن پژوهشگران جوان، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان

2 بخش مهندسی شیمی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان

چکیده

ترشوندگی یک پارامتر کلیدی است که ویژگی‌های پتروفیزیکی سنگ‎های مخزن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. اغلب اوقات، نفوذ تراویده گل حین حفاری زون نفتی، باعث تغییر عمده‌ای در ترشوندگی شده و اثرات فراوانی بر جابه‌جایی نفت توسط آب از خود برجای می‌گذارد که نهایتاً تولید و روش‌های بازیابی نفت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این مطالعه اثر سه نمونه بنتونیت متداول مورد استفاده در چاه نفت، بنتونیت خالص‌سازی شده و نانورس برروی ترشوندگی ماسه سنگ و سنگ کربناته با استفاده از روش زاویه تماس مورد بررسی قرار گرفته است. اصلاح خواص سطحی ورقه‌های مونت ‌موریلونیت با استفاده از اصلاح‌گر دوشاخه آب‌گریز، ترشوندگی ذرات را از حالت آب دوست به سمت نفت دوست تغییر داد که این تغییر خواص سطحی، منجر به پخش‌شوندگی مناسب نانورس (آلی) درون فاز نفتی (آب‌‌گریز) گردید. پس از اندازه‌گیری زاویه تماس ناشی از قرار گرفتن سوسپانسیون تهیه شده از هر کدام از سه نمونه، مشاهده شد که نمونه‌‌های بنتونیت معمولی و خالص شده منجر به تغییر ترشوندگی نمونه‌های ماسه سنگی و آهکی به آب دوست شدند، در حالی که نانورس به دلیل آب‌گریز شدن، منجر به تغییر زاویه تماس به سمت نفت دوستی شد. بر اساس مشاهدات صورت گرفته، استفاده از نانورس به عنوان افزاینده گل حفاری پایه نفتی، به دلیل سازگاری ترشوندگی با منطقه نفتی و نیز خاصیت پخش‌شوندگی مطلوب در سیال حفاری نفتی، پیشنهاد می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Laboratory-scale Study of the Effect of Nanoclay on the Wettability of Reservoir Rock

نویسندگان [English]

  • Mostafa Mohammadi 1
  • Masoumeh Kouhi 2
  • Amir Sarrafi 2
  • Mahin Schaffie 2
1 Association of Yang Researchers, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman
2 Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman
چکیده [English]

Wettability is an important parameter that influences the petrophysical properties of reservoir rocks. When drilling is doing, the penetration of mud filtration into formation causes considerable wettability alteration and affects the oil displacement by water. Hence the enhanced oil recovery methods will be affected because of formation damage. In this study, the effect of three samples (a bentonite commonly used in oil well drilling, a purified bentonite, and nanoclay) on wettability of sandstone and carbonate rocks has been studied using the contact angle method. The modification of surface properties of montmorillonite sheets by hydrophobic plug reformer changed the wettability of the clay particles from water-wet to oil-wet. This change resulted in the suitable dispersion of nanoclay (organic) into oil phase (as hydrophobic phase). The contact angle measurements of the prepared suspension from each of three samples showed that common and purified bentonites altered the wettability of the sandstone and limestone rocks to water wet, whereas the nanoclay changed contact angle to oil-wet behavior. Based on these observations, use of nanoclay, as an oil-based drilling mud additive, is useful due to its compatibility with oil zone wettability and suitable dispersion in oil-based drilling fluid.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nanoclay
  • Wetting
  • Contactangle
  • Water Wet
  • Oil Wet

[1]. Morrow N. R., “Wettability and its effect on oil recovery”, Journal of Petroleum Science and Technology, 1990, Vol. 42, pp. 1476-1484.

[2]. Anderson W. G., “Wettability literature survey-part 1: rock/oil/brine interactions and the effects of core handling on wettability”, Journal of Petroleum Science and Technology, 1986, Vol. 38 (11), pp. 1125-1144.

[3]. Treiber L. E., Archer D. L. and Owens W. W., “A laboratory evaluation of the wettability of fifty oil-producing reservoirs”, SPE Journal , 1971, vol. 12, pp. 531– 540.

[4]. Shehadeh K. M., “The effect of wettability heterogeneity on capillary pressure and relative permeability”, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2003, Vol. 39, pp. 399-408.

[5]. Bobek J. E., Mattax C. C. and Denekas M. O., “Reservoir rock wettability-its significance and evaluation”, Trans. AIME, 1958, Vol. 213, pp. 155–160.

[6]. Amott E., “Observations relating to the wettability of porous rock”, Trans. AIME, 1959, Vol. 216, pp. 156–162.

[7]. Thomas D. C., Hsing H. and Menzie D. E., “Evaluation of core damage caused by oil-based drilling and coring fluids”, Paper SPE. 13097 presented at the 1984 ATCE, Houston, 1984, Sept. 16–19.

[8]. Gant P. and Anderson W. G., “Core cleaning for restoration of native wettability”, SPE Form. Eval., 1988, Vol. 35, pp. 131–138.

[9]. Menezes J. L., Yan J. and Sharma M. M., “The mechanism of alteration of macroscopic contact angles by the adsorption of surfactants”, Colloids and Surfaces, 1989, Vol. 38 (2), pp. 365-390.

[10]. Yan J., Menezes J. L. and Sharma M. M., “Wettability alteration caused by oil-based muds and mud components”, SPE drilling & completion, 1993, Vol. 8 (1), pp. 35-44.

[11]. McCaffery M. F., Buckley J. S., Silveira R., Lekkala R. K., Goggin D. and McCarty A., “Wettability and water-oil displacement investigations for some high permeability turbidite reservoirs”, Paper 2002-32 presented at the Internat. Symp., Soc. of Core Analysts, Monterey, CA, pp. 23–25 Sept, 1992.

[12]. Tong Z. and Morrow N. R., “Wettability control by adsorption from crude oil - aspects of temperature and increased water saturation”, SCA2005-07, proceedings of the International Society of Core Analysts Annual Meeting, Toronto, Canada, pp. 21-34, August, 2005.

[13]. Menezes J. L., Yan J. and Sharma M. M., “The mechanism of wettability alteration due to surfactants in oil-based muds”, Paper SPE 18460 Presented at the 1989 Internat. Symp. On Oilfield Chem., Houston, Feb. 8–10, pp. 16, 1989.

[14]. Skalli L., The effect of oil-based drilling fluid emulsifiers on wettability of silicate surfaces, MS Thesis, New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro, NM, 2003.

[15]. Abdel-Alim H., El-Sayed M. and Al-Awad N. J., “Effect of partially hydrolyzed polyacralamide (PHPA) mud contamination on reservoir rocks wettability”, Oil and Gas European Magazine (International Edition of Erdoil Erdgas Kohil), 1997, Vol. 2, pp. 10-11.

[16]. Skalli L., Buckley J. S., Zhang Y. and Morrow N. R., “Surface and core wetting effects of surfactants in oil-based drilling fluids”, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2006, Vol. 52, pp. 253–260.

[17]. Stanley W. u. and Firoozabadi A., “Effect of clay brine and chemical treatment in the wettability alteration of berea rock”, SPE 129542, Tulsa, Oklahoma, USA, 24-28, Vol. 1, pp. 24, April 2010.

[18]. Schneider M., Osselin F., Andrews B., Rezgui F. and Tabeling P., “Wettability determination of core samples through visual rock and fluid imaging during fluid injection”, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2011, Vol. 78, pp. 476–485.

[19]. بولتن تحولات بین المللی صنایع بالادستی، شرکت ملی نفت ایران، سال دوم، شماره هفتم، آذر و دی 1388.

[20]. مروری بر کاربردهای فناوری نانو در نفت و صنایع وابسته، ماهنامه فناوری نانو، سال دهم، مهر 90، شماره 7، پیاپی 168، صص 57 – 56.

[21]. Civan F., “Reservoir formation damage, gulf publishing company”, Texas, pp. 1-24, 2000.

[22]. Ahmed T., “Reservoir engineering handbook”, Second Edition, Gulf Professional Publishing, Houston, Texas, pp. 193-197, 2001.

[23]. Torsaeter O. and Abtahi M., “Experimental reservoir engineering laboratory workbook”, Norwegian University of Science and Technology, pp. 102, January, 2003.