17493

17493

مطالعه تجربي استفاده از نانوسيالات براي تغيير ترشوندگي سنگ مخازن گاز ميعاني، به منظور ازدياد برداشت

دكتري

طراحي فرآيندها

خرداد 1396

دكتر محمد تقي صادقي

دكتر عليرضا بهراميان- دكتر رضا نوروزبيگي

شيمي، نفت و گاز

هدف از انجام اين پژوهش بهره‌گيري از ويژگي‌هاي منحصر به فرد نانوسيالات به منظور كاهش آب دوستي و نفت دوستي سنگ‌ كربناته‌ و تغيير ترشوندگي آن به حالت ابر گازدوست مي‌باشد، به‌طوريكه موجب پيشگيري از وقوع پديده‌ي انسداد ميعاني و يا كاهش آن در مخازن گاز ميعاني شده و در نتيجه، برداشت گاز و ميعانات گازي از مخزن افزايش يابد. در ابتدا نانوذرات متعددي سنتز شد و توانايي آنها در تغيير ترشوندگي سنگ كربناته به حالت گازدوست، به كمك آزمايش زاويه تماس قطرات آب و نفت روي سطح سنگ پوشش داده شده با اين نانوذرات سنجيده شد. از ميان نانوذرات سنتز شده، چهار نانوذره‌ي TiO2، SiO2، CNT و ZnO/SiO2 موفق شدند ترشوندگي سنگ را به حالت ابر آبگريز تغيير دهند و خاصيت خود تميزشوندگي به سطح آن القا نمايند. دو نانوذره‌ CoBST و CeBST نيز موجب آبگريز شدن سنگ شدند. پس از مشخصه‌يابي هر يك از اين نانوذرات، از آنها به همراه مواد فلئوردار در ساخت نانوسيالات استفاده شد و به كمك آناليز طراحي آزمايش‌ها، پارامترهاي موثر در ساخت نانوسيالات به منظور ابر گازدوست شدن سنگ كربناته بهينه شد. نتايج آزمايش زاويه تماس روي سطح سنگ‌هاي پوشش داده شده با اين شش نانوسيال نشان داد كه ترشوندگي سنگ از حالت مايع دوست به حالت ابر آبگريز (با زاويه تماس استاتيك °160< و ديناميك °0) و ابر نفت گريز (با زاويه تماس استاتيك 140-152°و ديناميك °10≥) تغيير يافت. كاهش % 100 آشام آب و % 90 آشام نرمال دكان درون سنگ نيز صحت نتايج فوق را مورد تائيد قرار داد. پس از آن مكانيزم تغيير ترشوندگي سطح و گازدوست شدن آن توسط آناليز‌هاي SEM، SP و EDX مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. نتايج حاصل از اين آناليز‌ها نشان داد كه به واسطه‌ي پوشش‌دهي سنگ با نانوسيال، سطح سنگ تبديل به يك سطح ميكرو/نانو ساختار با انرژي سطح پايين شده كه باعث به دام افتادن گاز در ميان حفرات موجود در آن و در نتيجه دفع آب و نفت مي‌شود. در ادامه، پايداري نانوسيالات با بررسي نتايج آناليز زتا پتانسيل و پايداري سطوح پوشش داده شده با نانوسيال با انجام تست سايش تائيد شد. سپس آزمايش آشام نانوسيال به درون مغزه‌ي اشباع از ميعانات گازي انجام گرفت كه نشان داد محتويات نانوسيال مي‌توانند به درون منافذ مغزه نفوذ كرده و روي سطح بنشينند و با تغيير ترشوندگي سنگ باعث كاهش درصد اشباع نفت در آن بشوند، به طوريكه مقدار بازيابي نهايي ميعانات گازي در حدود % 34 اندازه‌گيري شد. پس از آن، براي بررسي عملكرد نانوسيال بر تغيير ترشوندگي در مقياس مغزه و تاثير آن بر جريان سيال، آزمايش‌هاي سيلابزني به روش ناپايا براي دو سناريوي تزريق به صورت سيلابزني مايع درون مغزه‌ي اشباع از گاز و سيلابزني گاز درون مغزه‌ي اشباع از مايع انجام گرفت. بررسي نمودار‌هاي افت فشار و تراوايي نسبي نشان داد كه در هر دو سناريو، پس از تغيير ترشوندگي مغزه، تراوايي نسبي فاز گاز و مايع در مغزه و ميزان توليد آنها، در قياس با قبل از تغيير ترشوندگي به طور قابل ملاحظه‌اي افزايش يافتند. به عنوان نمونه در سناريو‌ تزريق گاز نيتروژن به مغزه‌ي اشباع از ميعانات گازي، پس از تغيير ترشوندگي مغزه به وسيله‌ي نانوسيال، تراوايي نسبي گاز در در اشباع باقيمانده نفت و همچنين مقدار نهايي توليد ميعانات گازي به ترتيب % 68 و % 57 افزايش يافتند.

1396/03/29

1/1/1900 12:00:00 AM

Well productivity in gas condensate reservoirs is reduced by condensate banking when the bottom hole flowing pressure drops below the dew point pressure. Among the several methods that have been proposed for condensate removal, wettability alteration of reservoir rock to gas-wetting in the near wellbore region appears to be one of the most promising techniques. In this work, we used superamphiphobic nanofluids to change the wettability of the carbonate rocks to ultra gas-wetting state. Application of nanofluids in the wettability alteration of carbonate rocks to ultra gas-wetting has not been reported previously and is still an ongoing subject. In this study, we report the synthesis of some nanoparticles such as TiO2, SiO2, CNT and ZnO/SiO2 to create superhydrophobic surface with self-cleaning properties on carbonate rock substrate. We have also studied a new feature for nano-sized perovskite-structured oxides as hydrophobicity by synthesizing CoBST and CeBST nanoparticles, which are able to repel water droplet after coating on a rock surface. Next, we introduced novel superamphiphobic nanofluids based on the synthesized nanoparticles and fluorochemicals as PTFE and PFOS mixture. It was observed that treating rock plates with the fabricated nanofluids resulted in formation of rough nanostructure coatings on the solid surface, showing multi-functions including super water and oil repellency toward various liquids ranging from 23 to 72.3 mN/m, sliding angle of 0°, self-cleaning property and well thermal and mechanical stability. Surface characterization of the treated core plugs were carried out by SEM, SP and EDX analyses. Accordingly, the ultra gas-wetting is attributed to the combined effect of roughness created by adsorption of nanoparticles on the microscale structure of rock surface and low surface energy of fluoro-containing materials. Using free imbibition test, we showed that the nanofluid could imbibe interestingly into the core sample, resulting in notable ultimate gas-condensate liquid recovery. Moreover, we studied the effect of nanofluid on relative permeability and recovery performance of gas/water and gas/oil systems for a carbonate core under reservoir conditions. The results of coreflooding tests demonstrates that the relative permeability of both gas and liquid phase increased significantly as well as the liquid phase recovery enhanced greatly after the wettability alteration to gas-wetting.