مدلسازی ریاضی فرآیند تزریق سورفکتانت در ازدیاد برداشت نفت

تزریق مواد فعال سطحی در ازدیاد برداشت نفت در اواسط دهه ی هفتاد میلادی در امریکا و توسط شرکت نفت مارتون آغاز شده است. برداشت نفت توسط روش های متداول تزریق آب نمی تواند اثر چندانی بر مخازن کربناته که معمولاً طبیعت سنگ مخزن آن ها نفت دوست بوده داشته باشد، زیرا فشار مویینگی افزایش یافته که خود اثری منفی بر برداشت نفت خواهد داشت. به همین دلیل تزریق مواد فعال سطحی جهت ازدیاد برداشت نفت از این مخازن مورد استفاده قرار می گیرد. مواد فعال سطحی با تغییر ترشوندگی سنگ مخزن از نفت دوست به آب دوست و کاهش کشش سطحی میان آب و نفت، نیروی مویینگی را کاهش داده و در نتیجه برداشت نفت افزایش می یابد. از جمله موارد مورد نیاز در ازدیاد برداشت به روش تزریق مواد فعال سطحی، مدلسازی رفتار فازی نفت، محلول نمکی و مواد فعال سطحی است. در این تحقیق مدلسازی فرآیند تزریق مواد فعال سطحی در یک سیستم سه جزیی(نفت، آب و ماده ی فعال سطحی) مورد بررسی قرار می گیرد. معادلات دیفرانسیل جزیی غیرخطی حاکم بر سیستم شامل معادلات موازنه جرم برای انتقال هر جزء و معادله ی دارسی برای جریان هر فاز و معادلات کمکی دیگر هستند. در مدلسازی انجام شده دمای مخزن ثابت فرض شده است و گاز آزاد و مواد آلکالی حضور ندارند. این سیستم به روش عددی و با استفاده از روش تفاضل محدود حل شده است. در این تحقیق در ابتدا به جزئیات خواص فازها و روابط میان آنها پرداخته شده است. از جمله ضرایب موثر بر خواص فیزیکی، ضریب تفکیک سه جزء آب، نفت و ماده ی فعال سطحی میان دو فاز نفت و آب است. در مرحله ی بعد به بررسی میزان بازده ازدیاد برداشت به روش تزریق ماده فعال سطحی پرداخته شده است. برای مدلسازی از نرم افزار matlab استفاده شده است. پس از مدلسازی مخزن نتایج حاصل با نتایج تئوری باکلی- لورت و شبیه ساز cmg مقایسه شده است. نتایج مدل مطابقت خوبی با داده های شبیه ساز cmg داشته است و با توجه به فرضیات متفاوت تئوری باکلی- لورت و مدلسازی انجام شده داده های بدست آمده تفسیر شده اند. پس از اطمینان از دقت و صحت مدل، کاربرد این مدل برای تزریق سورفکتانت نشان داده شده است و جهت بررسی آنالیز حساسیت اثر متغیرهای موثر از جمله ضریب تفکیک ماده ی فعال سطحی، گرانروی نفت، غلظت ماده ی فعال سطحی تزریق شده و دبی محلول تزریقی در میزان برداشت نفت بررسی شده است. در انتها نیز مقایسه ای میان میزان بازیافت نفت در تزریق آب و تزریق سورفکتانت انجام شده است. با تغییر مقادیر ضریب تفکیک به مقدار بزرگتر و کوچکتر از یک، با توجه به تغییرات عدد مویینگی، مشاهده شده است که در مقادیر بزرگتر از یک میزان برداشت نفت بیشتر بوده است. افزایش گرانروی نفت به علت کاهش میزان تحرک پذیری و تغییرات جریان جزئی باعث کاهش برداشت نفت شده است. افزایش غلظت و دبی ماده ی فعال سطحی تزریقی نیز باعث افزایش میزان برداشت نفت شده است. نتایج بدست آمده از تزریق آب و تزریق سورفکتانت نشان داده است که میزان برداشت نفت در تزریق سورفکتانت بیشتر از تزریق آب بوده است. در پایان پیشنهاداتی برای ادامه این تحقیق که می تواند زمینه های جالبی را در مدلسازی مخزن فراهم کند، ارائه شده است.