مطالعه آزمایشگاهی و شبیه سازی ازدیاد برداشت نفت سنگین از مخازن نفتی کربناته با استفاده از نانوذرات اکسید فلزی در فرایند تزریق بخار

با توجه به افزایش مصرف انرژی و اهمیت سوخت های فسیلی، هدف از مطالعه پیش رو، بررسی تاثیر نانوذرات بر ویسکوزیته و فرایند تزریق بخار روی نمونه های واقعی مغزه و نفت مخازن ایران جهت افزایش بازدهی ازدیاد برداشت نفت سنگین می باشد. مطالعات بر روی دو نوع مغزه کربناته آهکی و ماسه سنگ انجام شد. مغزه ها به صورت استوانه ای با قطر 3/8 و طول 7-7/5 سانتیمتر، از مخازن نفت سنگین ایران تهیه گردید. تراوایی موثر در مغزه کربناته 0/1و در ماسه سنگ، 178 تا 200 میلی دارسی، تخلخل موثر بین 18 تا 30 % است. در آزمایش ها از دو نمونه نفت مخازن ایران با درجه api برابر 13/25 و 21 استفاده شد. در فاز اول رساله، میزان تاثیر نانوذرات اکسید آهن (iii)، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم، اکسید تنگستن ، اکسید روی، آلومینا و اکسید مس بر کاهش ویسکوزیته نفت سنگین بررسی گردید. نتایج نشان داد که افزودن نانوذرات اکسید آهن، اکسید نیکل، اکسید تیتانیوم و اکسید تنگستن در غلظت های کم و در دماهای بالا، منجر به کاهش ویسکوزیته نفت سنگین شد در حالی که حضور نانوذرات اکسید روی، آلومینا و اکسید مس در شرایط مشابه باعث افزایش ویسکوزیته نفت گردید. آزمایش های انجام شده نشان داد که برای هر نانوذره دما و غلظتی بهینه وجود دارد که در آن بیشترین کاهش در ویسکوزیته نفت سنگین رخ می دهد. بیشترین حد کاهش ویسکوزیته به میزان 65% و برای نانوذرات اکسید آهن (2/0% وزنی) و در دمای 100 درجه سانتی گراد مشاهده شد. در فاز دوم ا ین پژوهش، به بررسی تاثیر چهار نانو ذره کاهش دهنده ویسکوزیته، بر روی فرایند تزریق بخار، پرداخته شد. در این آزمایش ها، از مخلوط نانوذرات و بخار آب مقطر استفاده شد. علاوه بر آن تاثیر تراوایی مغزه روی بازیابی نفت سنگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش های فرایند تزریق بخار نشان داد که تزریق مخلوط بخار با برخی نانوذرات از جمله نانو اکسید آهن و نانو اکسید تنگستن، باعث افزایش بازیابی نفت سنگین به ترتیب 1/8 و 1/5 برابر می گردد. در فاز سوم رساله به مدلسازی فرایند تزریق بخار به صورت یک و سه بعدی، پرداخته شد. نتایج مدلسازی یک بعدی با نتایج حاصل از آزمایش ها مقایسه گردید که 93/8% تطابق بین داده های آزمایشگاهی و مدلسازی مشاهده شد. با مقایسه بین نتایج حاصل از مدل سه بعدی مخزن در ابعاد واقعی و شبیه سازی مخزن با استفاده از نرم افزار cmg، دقت بالای مدل سازی سه بعدی با میانگین خطا 7/82 % تایید شد. اثر عامل های تراوایی مخزن، کیفیت بخار و فشار تزریقی بر روی بازیابی نفت توسط مدل سه بعدی بررسی شد. در فاز چهارم، سیستم آزمایشگاهی تزریق مخلوط نانوذرات و بخار آب با استفاده از نرم افزار cmg، شبیه سازی شد و با داده های آزمایشگاهی مطابقت داده شد. این کار با استفاده از تغییر در ویسکوزیته سیال تزریقی، نفوذ نانوذرات در مغزه و واکنش احتمالی نانوذرات با نفت درون مغزه که منجر به تغییر ویسکوزیته نفت سنگین می شود، صورت گرفت. پس از مقایسه نتایج شبیه سازی با داده های آزمایشگاهی، تزریق نانوذرات در مخزن با ابعاد واقعی شبیه سازی گردید که نتایج حاصله نشان داد میزان برداشت نفت سنگین در فرایند تزریق بخار، با استفاده از نانوذرات می تواند به دوبرابر برسد.