طراحی میکرومدل‌های جدید سه‌بعدی برای بررسی عملکرد نانوذرات سیلیکا در افزایش اثربخشی تزریق آب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوب، اهواز، ایران/دانشکده مهندسی نفت و گاز، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 پژوهشکده ازدیاد برداشت از مخازن نفت و گاز

3 دانشکده مهندسی نفت و گاز، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

در این تحقیق از میکرومدل‌های نوینی جهت بررسی فرآیند ازدیاد برداشت شیمیایی با استفاده از نانوذرات سیلیکا استفاده شده است. طراحی میکرومدل‌های جدید به‌صورت سه بعدی و ساخت آنها با استفاده از دانه‌های شیشه‌ای و کانی‎های معدنی نظیر ماسه‌سنگ با شکل هندسی کروی و غیرکروی انجام شده است. بدین‌منظور این دانه‌ها با روشی خاص بین دو صفحه شیشه‌ای تعبیه می‌شوند و بعد از قرارگیری درون کوره و رسیدن به دمای نرمینگی، محیط متخلخل مخزنی ایجاد می‌شود. این میکرومدل‌ها در مقایسه با نمونه‌های قبلی از مزیت های فراوانی برخوردار هستند و می‌توانند خصوصیات ناهمگنی یک مخزن واقعی را منعکس نمایند. آزمایش‌های زاویه تماس، کشش بین سطحی، ویسکوزیته ذاتی و سیلاب‌زنی میکرومدل به منظور بررسی اثر مواد تزریقی بر افزایش اثربخشی تزریق آب و بالا بردن بازیافت نفت انجام شده است. در آزمایش زاویه تماس، تغییر ترشوندگی از نفت دوست به آب‌دوست بر‌روی لایه‌ای نازک از سنگ مخزن در اثر جذب و رسوب نانوذرات سیلیکا مشاهده گردید. با بررسی سیلاب‌زنی ترکیب هیبریدی پلیمر و نانو در میکرومدل، افزایش بازیافت نفت و تشکیل امولسیون نفت در آب در مقایسه با تزریق پلیمر به‌تنهایی مشاهده گردید. میکرومدل‌های جدید طراحی شده وسیله مناسبی را برای مشاهده جریان سیال در سه بعد فراهم می‌نمایند.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Design Novel 3D Micro-model for Investigating Silica Nanoparticles Performance in Increasing the Effectiveness of Water Flooding

نویسندگان [English]

  • Saeed Golshokooh 1
  • mahnaz Hekmatzadeh 2
  • Reza Khoramian 3
1 National Iranian South Oil Company (NISOC), Ahvaz, IranIslamic Azad University, Science and Research Branch, Department of Oil and Gas Engineering, Tehran, Iran
2 IOR Research Institute, Tehran, Iran
3 Islamic Azad University, Science and Research Branch, Department of Oil and Gas Engineering, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this research, a novel micro-model is designed to investigate the performance of silica nanoparticles on the increment of the effectiveness of water flooding. The micro-model is constructed with spherical or non-spherical glass beads or mineral grains like sandstones. These grains are put between the glass plates of the micro-model with an especial method. Afterwards, it is heated in an oven to prepare the heterogeneous porous media. This micro-model in comparison with previously developed one has lots of advantages and can represent the real reservoir porous media. Contact angle, inherent viscosity and micro-model flooding experiments are performed to investigate the effect of the nanoparticles on the recovery factor. In contact angle experiment, wettability alteration from oil-wet to water-wet is observed due to silica nanoparticles adsorption and deposition. Inherent viscosity is increased with adding silica nanoparticles in high reservoir temperature. In micro-model flooding with silica nanoparticles, increasing oil recovery and oil emulsion formation is observed in comparison with polymer injection. The hybrid injection of silica nanoparticle-polymer leads to more decrease in interfacial tension and increase in oil emulsion formation during water flooding. The designed micro-model provides an appropriate tool for 3D view of fluid displacement.
 

[1]. Golshokooh S., Khoramian R. and Ramazani S. A. A., “Methods for fabricating porous media with controllable characteristics,” Under Support of INSF at the U.S. Patent and Trademark Office Publication No. US20160341477A1, 2016.##

[2]. Mohammadi S., Maghzi A., Ghazanfari M. H., Masihi M., Mohebbi M. and Kharrat R. “On the control of glass micro-model characteristics developed by laser technology,” Journal of Energy Sources, Part A, Vol. 35, No. 3, pp. 193-201, 2013.##

[3]. Hekmatzadeh M., Mitra D. and Emadi M.A., “Experimental and numerical pore scale study of residual gas saturation in water/gas imbibition phenomena,” Iran. J. Chem. Chem. Eng., Vol. 34, No. 3, pp. 109-120, 2015.##

[4]. Hekmatzadeh M., Dadvar M., and Emadi M. A., Visual investigation of residual gas saturation in porous media,” International Journal of Oil, Gas and Coal Technology, Vol. 10, No. 2, pp. 161-178, 2015.##

[5]. Wassmuth F. R., Green K., Arnold W., and cameron N. “Polymer flood application to improve heavy oil recovery at east bodo,” Journal of Canadian Petroleum Technology, Vol. 48, No. 2, pp. 55-61, 2009.##

[6]. Shaban M., Ramazani S. A. A., Ahadian M. M., Tamsilian Y. and Weber A. P.,“Facile synthesis of cauliflower-like hydrophobically modified polyacrylamide nanospheres by aerosol-photopolymerization,” European Polymer Journal, Vol. 83, pp. 323-336, 2016.##

[7]. Tamsilian Y., Ramazani S. A. A., Shaban M., Ayatollahi S., de la Cal J. C., Sheng J. J. and Tomovska R., “Nanostructured particles for controlled polymer release in enhanced oil recovery,” Energy Technology Journal, Vol. 4, No. 9, pp. 1035-1046, 2016.##

[8]. Tamsilian Y. and Ramazani S. A. A., “Enhanced oil recovery performance and time-dependant role of polymeric core-shell nanoemulsion,” Scientia Iranica, Transaction F, Nanotechnology, Vol. 21, No. 3, pp. 1724-1728, 2014.##

[9]. Zhu D., Wei L., Wang B. and Feng Y., “Aqueous hybrids of silica nanoparticles and hydrophobically associating hydrolyzed polyacrylamide used for eor in high-temperature and high-salinity reservoirs,” Energies, Vol. 7, No. 6, pp. 3858-3871, 2014.##

[10]. Hendraningrat L. and Torsaeter O., “Understanding fluid-fluid and fluid-rock interaction in the presence of hydrophilic nanoparticles at various conditions,” in SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exibition, Socitety of Petroleum Engineers, 2014.##

[11]. Maghzi A., Kharrat R., Mohebbi A. and Ghazanfari M.H., “The impact of silica nanoparticles on the performance of polymer solution in presence of salts in polymer flooding for heavy oil recovery,” Fuel, Vol. 123, pp. 123-132, 2014.‏##

[12]. Maghzi A., Mohebbi A., Kharrat R. and Ghazanfari M.H., “Pore-scale monitoring of wettability alteration by silica nanoparticles during polymer flooding to heavy oil in a five-spot glass micromodel,” Transport in porous Media, Vol. 87, No. 3, pp. 653-664, 2011.##

[13]. Yousefvand H. and Jafari A., “Enhanced oil recovery using polymer/nanosilica,” Procedia Materials Science, Vol. 11, pp. 565-570, 2015.##

[14]. Guo H., Dou M., Hanqing W., Wang F., Yuanyuan G., Yu Z., Yansheng W. and Li Y., “Review of capillary number in chemical enhanced oil recovery,” In SPE Kuwait Oil and Gas Show and Conference. Society of Petroleum Engineers, 2015.

[15]. Zou H., Wu S. and Shen J., “Polymer/silica nanocomposites: preparation, characterization, properties, and applications,” Chem. Rev., Vol. 108, No. 9, pp. 3893-3957‏ ,2008.##

[16]. Torsæter O. and Abtahi M., “Experimental reservoir engineering laboratory workbook,” Department of Petroleum Engineering and Applied Geophysics, Norwegian University of Science and Technology [NTNU], Trondheim ,2003.‏##

[17]. Buckley J. S. and Fan T., “Crude oil/brine interfacial tensions,” Petrophysics, Vol. 48, NO. 3, pp. 175-185, 2007.##

[18]. Kumar B., “Effect of salinity on the interfacial tension of model and crude oil systems,” MSc. Dissertation, Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Calgary, Alberta, 2012.##

[19]. ShamsiJazeyi H., Miller C. A., Wong M. S., Tour J. M., and Verduzco R., “Polymer-coated nanoparticles for enhanced oil recovery,” Journal of Applied Polymer Science, Vol. 131, No. Issue 15, pp. 1-13, 2014 .##