هدف از انجام این مطالعه، بررسی آزمایشگاهی نشست دینامیکی آسفالتین بر روی مغزه در فرآیند تخلیه طبیعی می باشد. در قسمت آزمایشات که با نمونه های واقعی سنگ و سیال و تحت دما و فشار مخزن انجام شده است، اثر کاهش فشار، میزان دبی نفت تزریقی به مغزه و همچنین غلظت اولیه آسفالتین موجود در نفت در ایجاد نشست آسفالتین بر روی مغزه را مورد بررسی قرار داده و نهایتا کاهش نفوذپذیری و تخلخل مورد بررسی قرار گرفته است. در این آزمایشات از سه نوع نفت مختلف از مخازن نفتی ایران که حاوی درصدهای متفاوتی از آسفالتین در خود می باشند استفاده شده است. نتایج دو آزمایش ابتدایی نفت های محتوی آسفالتین پایین که در دبی ثابت نفت تزریقی و در سه مرحله فشاری انجام شده است نشان می دهد که تنها با کاهش فشار در نزدیکی نقطه حباب مخزن شاهد ایجاد نشست آسفالتین بر روی مغزه خواهیم بود و مکانیزم کاهش نفوذپذیری مغزه از نوع رسوب سطحی ذرات و انسداد گلوگاه می باشد. همچنین با استفاده از روش ip143 میزان آسفالتین نفت خروجی از مغزه را بدست آورده و با نوشتن موازنه جرم به محاسبه کاهش تخلخل مغزه پرداختیم. در آزمایش سوم که بر روی نفت سنگین تر با محتوی آسفالتین بیشتر انجام شده است علاوه بر پارامتر کاهش فشار به بررسی نقش دبی نفت تزریقی به مغزه در ایجاد نشست آسفالتین پرداخته شده است.

رسوب آسفالتین در دوران تخلیه طبیعی و ازیاد برداشت نفت یک مشکل جدی محسوب می شود؛ زیرا می تواند باعث آسیب دیدگی سازند شود. به منظور تهیه ی یک استراتژی پیشگیری قابل قبول، نیاز است تا مکانیسم های رسوب آسفالتین و پارامترهای تأثیرگذار بر آن آشکار شوند. از این رو انجام آزمایشات گوناگون تخلیه طبیعی و فرآیندهای ازیاد برداشت بر روی مغزه لازم به نظر می رسد. در این تحقیق اثر تزریق گاز طبیعی بر پدیده تشکیل رسوب آسفالتین و تغییر خواص عمده مغزه مورد بررسی قرار گرفته است. دو مغزه ماسه سنگی با اندازه های مختلف انتخاب شده اند. دو نوع نفت مورد استفاده در این آزمایشات نفت زنده از مخازن دریایی ایران می باشد. همچنین فشار نیز در دو حالت بررسی شده است. در آزمایشات برای اندازه گیری کاهش نفوذپذیری مغزه در طول آزمایش، با استفاده از افت فشارها در فاصله ابتدا و انتهای مغزه و رابطه دارسی، میزان نفوذپذیری در قبل و بعد از تزریق گاز محاسبه می شود. با توجه به در دسترس نبودن نمونه نفت زنده با آسفالتین بالا، تنها در تعدادی از آزمایشات به ازای هر pv تزریقی، از سیال تزریقی نمونه گیری و با روش ip-143 میزان آسفالتین هر نمونه مشخص شد. به کمک معادلات موازنه جرم، کاهش تخلخل مغزه محاسبه می شود و بر حسب pv تزریقی رسم شده است. رابطه توانی بین نفوذپذیری آسیب دیده و تخلخل مغزه آسیب دیده در تست ها بدست آمده است. همچنین تغییرات نسبت نفت به گاز خروجی برحسب حجم گاز تزریقی، تغییرات فاکتور بازیابی برحسب حجم گاز تزریقی، میزان افت فشار برحسب حجم گاز تزریقی، تغییرات میزان آب کاهش نیافتنی برحسب حجم گاز تزریقی نیز بررسی می شود.

آب تزریقی به مخازن نفتی که برای ازدیاد برداشت و تثبیت فشار مخزن به مخازن نفتی تزریق می شود، عموما حاوی مقادیر بالای یون سولفات است، در حالی که شورابه های سازندی مخزن حاوی غلظت بالای کاتیون هایی نظیر کلسیم، باریم و استرنسیم است. در نتیجه در اثر فرایند تزریق، این دو آب به صورت ناسازگار با یکدیگر ترکیب شده و رسوب های سولفات کلسیم، باریم و استرنسیم را به وجود می آورند. این رسوبات منافذ محیط متخلخل درون مخزن، دهانه چاه، مشبک ها و لوله های تولید و تزریق را مسدود و میزان تولید نفت را به شدت کاهش می دهد. برای شبیه سازی شرایط مخزن از آزمایش های سیلاب زنی در مغزه های ماسه سنگی استفاده شده است. آسیب سازندی ناشی از تشکیل رسوب سولفات کلسیم و استرنسیم در شرایط مختلف سرعت تزریق، فشار، دما، غلظت یون منیزیم و حضور بازدارنده تجاری detpmp بررسی شد. هر چند که آسیب سازندی ناشی از تشکیل رسوب سولفات کلسیم نسبت به رسوب سولفات استرنسیم بیشتر است اما اثرات دما، فشار، سرعت تزریق، غلظت منیزیم و بازدارنده در هر دو مورد یکسان است. غلظت یون منیزیم تا ppm 830 و فشار تا psia 1500 اثری بر آسیب سازندی ندارد ولی با افزایش دما آسیب سازندی در مورد هر دو نمک افزایش می یابد. افزایش سرعت تزریق تا cc/hr12 برای رسوب سولفات کلسیم و تا cc/hr18 برای رسوب سولفات استرنسیم باعث افزایش آسیب سازندی می شود. ضریب فعالیت اجزاء در شورابه توسط مدل ضریب فعالیت enrtl با پارامترهای بهینه شده محاسبه و اثرات دما و فشار بر روی ضریب حلالیت ترمودینامیکی نمک های سولفاته بهینه می شود. خطای پیش بینی این مدل برای حلالیت سیستم های مختلف الکترولیتی 52/4درصد است. سپس به کمک معادلات تعادلی جامد-مایع، معادلات موازنه جرم و الکتروخنثایی میزان تشکیل رسوب و نمایه اشباعیت هر رسوب در اثر اختلاط ناسازگار شورابه های مختلف محاسبه و با سایر مدل ها مقایسه می شود. با استفاده از فرضیات مناسب و حل دستگاه معادلات دیفرانسیل پاره ای موازنه جرم اجزاء، توزیع غلظت یون ها و رسوب در مقاطع مختلف مغزه تعیین می شود. سپس با استفاده از ضریب آسیب سازندی و غلظت رسوب در محیط متخلخل کاهش تراوایی به دست می آید. عدد بی بعد ضریب نفوذ و عدد damkohler به ترتیب با خطای استاندارد 028/0 و 066/0 برای هر دو نمک محاسبه شد. درصد خطای نسبی در محاسبه آسیب سازندی برای نمک های سولفات کلسیم و استرنسیم به ترتیب 8/3 و 57/1 درصد است. ضریب آسیب سازندی نیز بر اساس قطرهیدرولیکی یا نمایه کیفی محیط متخلخل برای رسوب سولفات کلسیم و استرنسیم به ترتیب با خطای نسبی 54/7 و 33/6 درصد پیش بینی می شود.

یکی از روش های مهم جهت افزایش بازیافت از مخازن نفتی که انرژی اولیه آن ها جهت تولید کافی نبوده و دبی تولیدی آن ها پایین است، تزریق امتزاجی گاز دی اکسید کربن می باشد. دی اکسیدکربن می تواند با کاهش گرانروی موجب تورم نفت شده و باعث استخراج بیشتر نفت از مخزن می گردد. پایین بودن ویسکوزیته دی اکسیدکربن باعث می شود که کنترل کمی بر روی جابجایی وجود داشته باشد. جهت غلبه بر این مشکل یکی از روش ها تزریق متناوب آب و گاز دی اکسیدکربن است که پس از تزریق بخشی از گاز بخشی آب تزریق می شود که باعث افزایش راندمان حجمی فرایند خواهد گردید. در این پروژه، داده های آزمایشگاهی خواص سنگ و سیال با نرم افزار pvti تطابق گرفته شد. نتابج حاصل جهت شبیه سازی فرآیند تزریق امتزاجی گاز دی اکسیدکربن و فرآیند تزریق متناوب آب و گاز به نرم افزار eclipse وارد شد. آنالیز حساسیت سنجی بر پارامترهایی از قبیل ناهمگونی و لایه بندی مخزن، اندازه اسلاگ تزریقی، نسبت تزریق متناوب آب و گاز انجام گردید. بازده نفت تولیدی و اشباع نفت باقی مانده در روش تزریق متناوب آب و گاز به ترتیب 8/31 و 6/56 درصد و در تزریق امتزاجی گاز دی اکسید کربن به ترتیب 8/25 و 4/60 درصد می باشد. در صورت انجام پذیر و اقتصادی بودن انجام فرآیندهای بررسی شده، تزریق متناوب آب و گاز نسبت به تزریق امتزاجی گاز دی اکسیدکربن، در میدان مورد مطالعه ارجعیت دارد.

بهبود بازیافت نفت از طریق تنظیم ترکیب یونی و شوری آب تزریقی بعنوان یک روش جدید بازیافت نفت شناخته شده است. در سال های اخیر، تحقیقات گسترده بر روی سیستم سنگ/نفت/آب نمک نشان داده است که تزریق آب با شوری پایین تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی بازیافت نفت از مخازن ماسه سنگی دارد. اگرچه پتانسیل این روش در مورد مخازن کربناته مورد بررسی قرار نگرفته، اما برخی مطالعات، مخازن کربناته را از تاثیر این روش مستثنی کرده اند. در این پایان نامه سعی بر آن شده است تا پتانسیل اثر این روش در کربناته مورد بررسی قرار گیرد. آزمایش های این رساله از طریق دو روش مطالعاتی سلول آشام و سیلاب زنی انجام شده است. در روش اول به بررسی اثر کاهش شوری آب تزریقی در فرآیند آشام خودبه خودی مخازن کربناته شکافدار پرداخته شده است. در این مرحله با کاهش شوری آب آشام بازیافت نفت را محاسبه کرده و صحت آن با آزمایش های پتانسیل زتا، زاویه تماس و کشش سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. میزان بازیافت بدست آمده برای آب های سازند، دریا، دریا یک بار رقیق شده، دریا 10 بار رقیق شده بترتیب برابر 07/10، 11/15، 05/18 و %04/16 شده است. در بخش دوم، ابتدا به مطالعه اثر کاهش شوری در آزمایش های سیلاب زنی پرداخته که در تزریق حالت ثانویه مقدار بازیافت آب های سازند، دریا و دریا 10 بار رقیق شده بترتیب برابر 3/37، 55 و %61 می باشد. در ادامه، تزریق را به حالت ثالثیه برای هر کدام از آزمایش های فوق برده که افزایش ازدیاد برداشت برای آب سازند بترتیب با تزریق آب دریا، دریا یک بار رقیق شده و 10 بار رقیق شده برابر با 86/11، 67/12 و صفر درصد بدست آمده، در تزریق حالت ثالثیه بعد از آب دریا، آب دریا یک بار رقیق شده ، آب دریا 10 بار رقیق شده و آب دریا 20 بار رقیق شده تزریق شده است که افزایش بازیافت آنها بترتیب برابر با 15/18 ، 82/7 و صفر درصد می باشد. در تزریق حالت ثالثیه بعد از آب دریا 10 بار رقیق شده تنها آب دریا 20 بار رقیق شده در حالت ثالثیه تزریق می شود که هیچ گونه افزایش بازیافتی دیده نشد. در ادامه مطالعات بخش دوم به بررسی اثر ترکیب یونی آب تزریقی پرداخته تا اثر یون های غیرفعال سدیم و کلرید و همچنین اثر یون پتانسیل زا سولفات بررسی گردد. در این تحقیق از سه آب هوشمند ssw4so4، ssw0nacl و ssw0nacl-4so4 استفاده شده که بازیافت نهایی آنها بترتیب برابر با 33/61، 19/69 و %78 بدست آمده است. صحت تمامی نتایج بدست آمده از طریق آزمایش های پتانسیل زتا، زاویه تماس و کشش سطحی مورد بررسی قرار گرفته است.

رسوب آسفالتین در نفت خام ، یکی از مشکلات جدی در صنعت نفت است. یکی از اصلی ترین راهای مقابله با این مشکل در صنعت نفت و بخصوص در چاه های نفت استفاده از حلال های شیمیایی می باشد . یکی از اصلی ترین حلال های مورد استفاده زایلن است که دارای اثرات مخرب محیط زیستی و باعث پایین اوردن ایمنی در مراحل استخراج می شود . هدف از این پژوهش یافتن حلال جایگزین و یا کم کردن میزان مصرفی حلال های آروماتیکی به ویژه زایلن با استفاده از کمک حلال ها است