بررسی آزمایشگاهی اثر ویژگی های فیزیکی شکاف بر شکل گیری و توسعه انگشتی ها در مخازن نفت سنگین شکاف دار در شرایط تزریق امتزاجی

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 تهران، دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی شیمی و نفت

2 تهران، دانشگاه صنعت نفت، مرکز تحقیقات نفت تهران

چکیده

شکل ‌گیری و توسعه انگشتی‌ ها در سطح مشترک میان دو سیال در زمان تزریق امتزاجی می ‌تواند باعث کاهش ضریب بازیافت نهایی در فرایندهای افزایش برداشت شود. در این پژوهش، آزمایش های تزریق حلال هیدروکربوریدر سیستم میکرومدل که در ابتدا توسط نفت سنگین اشباع شده اند، انجام شده است. میکرومدل‌های شکاف ‌دار با ویژگی‌های فیزیکی متفاوت شکاف، در آزمایش‌ها مورد استفاده قرار گرفتند. نرم افزار تحلیل تصاویر با دقت بالا برای مشخص کردن رفتار حرکت سیال، حرکت جبهه حلال تزریقی و همچنین شکل ‌گیری انگشتی‌ ها که بر اثر حرکت حلال در شکاف و ماتریس رخ می‌دهد، مورد استفاده قرار گرفت. مشاهده‌ ها نشان داده‌ اند که پخش ‌شدگی بیشتر حلال در شکاف نسبتبه ماتریس، هم در جهت حرکت و هم عمود بر آن موجب می‌ شود تا رفتار انگشتی‌ ها تحت تأثیر ویژگی‌های فیزیکی شکاف تغییر کند. همچنین این پدیده موجب می‌ شود تا انگشتی‌ ها محو شده و یا با هم ترکیب شوند و در اطراف شکاف‌ها تشکیل یک انگشتی واحد را دهند. به دلیل ناهمگونی که وجود شکاف‌ها در محیط متخلخل ایجاد می‌ کند، قبل از زمان اولین عبور حلال، پدیده جدا شدگی نوک انگشتی‌ها رخ می‌د هد. در حقیقت پخش‌شدگی در جهت حرکت حلال موجب پیشرفت پدیده غالب شده در صورتی که پخش‌شدگی در جهت عمود بر حرکت حلال باعث افزایش احتمال رخ دادن پدیده‌های جدا شدگی و پخش شدگی می‌شود. علاوه بر آن نتیجه‌ها نشان داده‌اند که پخش شدگی شکاف، ناپیوستگی شکاف و تعداد شکاف‌ها در محیط متخلخل با پدیده جدا شدگی قبل و بعد از اولین عبور و پخش شدگی در اطرافشکاف‌ها، ارتباط مستقیم دارند. همچنین آزمایش‌ها نشان دادند که پدیده حرکت غالب بیشتر تحت تأثیر جهت شکاف بوده و در حالتی که شکاف با جهت میانگین حرکت زاویه صفر درجه می‌ سازد این پدیده بیشینه می‌ شود. نتیجه ‌های این مطالعه می ‌تواند به درک بهتر رفتار انگشتی ‌ها، که نقش اساسی در پیش بینی دقیق ضریب بازیافت نهایی در فرایند تزریق امتزاجی در مخازن نفت سنگین شکافدار بازی می‌ کند، کمک نماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Homsy M.G., Viscous Fingering in Porous Media, Ann. Rev. Fluid Mech., 19, p. 271 (1987).

[2] Gharbi R.B.C., Qasem F., Peters E.J., A Relation Between the Fractal Dimention and Scaling Qroups of Unstable Miscible Displacements, Exp. Fluids, 31, p. 357 (2001).

[3] Broyles B.S., Shalliker R.A., Cherrak D.E., Guiochon G., Visualization of Viscous Fingering in Chromatographic Columns, Journal of Chromatography A, 822, p. 173 (1998).

[4] Mayfield K.J., Shalliker R.A., Catchpoole H.J., Sweeney A.P., Wong V., Guiochon G., Viscous Fingering Induced Flow Instability in Multidimensional Liquid Chromatography, Journal of Chromatography A, 1080(2), p. 124 (2005).

[5] Catchpoole H.J., Shalliker R.A., Dennis G.R., Guiochon G., Visualising the Onset of Viscous Fingering in Chromatography Columns, Journal of Chromatography A, 1117, p. 137 (2006).

[6] Shalliker R.A., Catchpoole H.J., Dennis G.R., Guiochon G., Visualizing Viscous Fingering in Chromatography Columns: High Viscosity Solute Plug, Journal of Chromatography A., 1142, p. 48 (2007).

[7] Zhang J.H., Liu Z.H., Study of the Relationship between Fractal Dimension and Viscosity Ratio for Viscous Fingering with a Modified DLA Model, Journal of Petroleum Science and Engineering, 21, p. 123 (1998).

[8] Løvoll G., Meheust Y., Maløy K.J., Aker E., Schmittbuh J., Competition of Gravity, Capillary and Viscous Forces During Drainage in a Two-Dimensional Porous Medium, a Pore Scale Study, Energy,.30, p. 861 (2005).

[9] Hatiboglu C.U., "Miscible and Immiscible Transfer of Liquid-Liquid and Gas-Liquid Pairs Between Matrix and Fracture Under Static Conditions", Ph.D. Dissertation, University of Alberta,  Alberta (2007).

[10] Peters E.J., Cavalero S.R., The Fractal Nature of Viscous Fingering in Porous Media, SPE 20491, (1990).

[11] Lomize G., "Seepage in Fissured Rocks", State Press.Moscow-Leningrad (1951).

[12] McKellar M., A Method of Making Two-Dimensional Glass Micromodels of Pore Systems, J. Can. Pet. Technol., 21, p. 39 (1982).

[13] Sohrabi M.H.G., Visualization of Oil Recovery by Water Alternating Gas (Wag) Injection Using High Pressure Micromodels: Oil-Wet & Mixed-Wet Systems, Annual Technical Conference and Exhibition. New Orleans-Louisiana.SPE 71494. 30 Sept.-3 October (2001).

[14] Dehghan A.A., Kharrat R., Ghazanfari, M.H., Studying the Effects of Pore Geometry, Wettability and Co-Solvent Types on the Efficiency of Solvent Flooding to Heavy Oil in Five-Spot Models. Asia Pacific Oil and Gas Conference. Indonesia. SPE 123315.4-6, August (2009).

[15] Allah Karami M., Nasirahmadi E., Kharrat R., Ghazanfari M.H., Improvement of Heavy Oil Recovery in Hydrocarbon Solvent Flooding by Proposing Optimum Solvent: A Micromodel Study, ICIPEG Conference.Kualalampur-Malasyia, 15-17 June (2010).

[16] Perrine R., The Development of Stability Theory of Miscible Liquid-Liquid Displacement, Soc. Pet. Eng. J., 1(1), p. 17 (1961).

[17] Outmans H.D., Nonlinear Theory for Frontal Stability and Viscous Fingering in Porous Media, Soc. Pet. Eng. J., 2(2), p. 165 (1962).

[18] Gardner J.W., Ypma J.G.J., An investigation of Phase Behavior-Macroscopic Bypassing Interaction in CO2 Flooding, SPE EOR Symposium. SPE 10686 (1982).

[19] Taylor G., Dispersion of Soluble Matter in Solvent Flowing Slowly through a Tube.Mathematical, Physical & Engineering Sciences, Proceeding of Royal Society A. p. 186 (1953).