بررسی و تعیین میزان اثر شوری، نوع یون و pH برروی مهاجرت ذرات ریز در مخازن ماسه‌سنگی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نفت، پردیس بین المللی کیش، دانشگاه تهران، ایران

2 انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، ایران

3 گروه مهندسی نفت، پردیس بین المللی کیش، دانشگاه تهران، ایران/ انستیتو مهندسی نفت، دانشکده مهندسی شیمی، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

یکی از روش‌های ازدیاد برداشت از مخازن نفتی تزریق آب با شوری‌های کم و pH بالا است. این روش علی‌رغم مزایای فراوان مانند هزینه کم و دسترسی زیاد، می‌تواند باعث آسیب به سازند شود. یکی از مشکلات هنگام تزریق آب با شوری کم، مهاجرت ذرات ریز است. مهاجرت ذرات ریز می‌تواند تراوایی مخزن را کاهش دهند و یا به تجهیزات آسیب جدی وارد کند. شرایط آب تزریقی با توجه به قدرت یونی، نوع یون‌ها و pH به شکل‌های مختلف برروی مهاجرت ذرات مؤثر است. در این مقاله، تأثیر قدرت یونی و نوع یون‌های مؤثر، اعم از یون‌های یک و دو ظرفیتی، در قدرت یونی که کمتر به مفهوم آن پرداخته شده است برروی مهاجرت ذرات مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد. به این منظور، چهار نمک شامل یون‌های یک و دو ظرفیتی انتخاب و با تغییرات فاکتور قدرت یونی و نوع یون مهاجرت ذرات بررسی شد. تأثیر pH نیز در مقادیر 5/6، 8، 10 و 12 برروی مهاجرت ذرات ریز مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان دادند که به طور کلی با افزایش قدرت یونی سیال تزریقی میزان مهاجرت ذرات کاهش می‌یابد. نمک‌های دو ظرفیتی نیز به‌دلیل افزایش قدرت یونی باعث کاهش میزان مهاجرت ذرات می‌گردد، ولی اثر آن‌ها در قدرت‌های یونی یکسان نبوده و رفتاری متفاوت نشان می‌دهند تا حدی که حضور هم‌زمان یون‌های دو ظرفیتی در سیال تزریقی حتی باعث افزایش شدت مهاجرت ذرات ریز می‌گردد. علاوه‌برآن، نتایج نشان داد که با افزایش pH میزان مهاجرت ذرات تشدید می‌شود. هنگام تزریق سیال با pH بالا پتانسیل زتا سطح ذرات زیاد شده و در نتیجه با افزایش نیروی دافعه بین ذرات میزان مهاجرت و تولید ذرات افزایش می‌یابد
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

An Investigation and Determination of Different Salinity, Ion Type and pHs Effect on Fine Migration in Sandstone Reservoirs

نویسندگان [English]

  • HOSSEIN GHOBADI 1
  • Siavash Riahi 2
  • Ali Nakhaee 3
1 Department of Petroleum Engineering, Kish International Campus, University of Tehran, Iran
2 Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
3 Department of Petroleum Engineering, Kish International Campus, University of Tehran, Iran\ Institute of Petroleum Engineering, School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Low salinity water (LSW) injection and alkaline flooding are two common enhanced oil recovery (EOR) methods. Although these methods have a lot of advantages, they could cause some formation damages. One of the main problems during LSW injection and alkaline flooding is fine migration. Fine migration might reduce reservoir permeability or produce and damage well facilities. Ionic strength and pH are two main factors that could control fine migration in these EOR methods. In this paper, the effect of four salts NaCl, KCl, CaCl2, and MgCl2 was studied as an ion strength parameter on fine migration. To investigate the effect of pH, four pH of 6.5, 8, 10, and 12s was considered. The results showed that the presence of salts decreases the amount of fine migration compared to distilled water injection, and divalent salts have a better performance than monovalent salts. The results also showed that the simultaneous presence of divalent ions in the injection fluid increases the intensity of fine migration. Furthermore, studies on pH’s effect indicate that increasing the injection fluid’s pH causes the more fine migration. Zeta potential measurements prove that the potential of fine particles surfaces increases by raising fluid pH. As a result, the repulsive forces between fine particles are greater at the higher pH which causes to increase fine migration.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fine Migration
  • Formation Damage
  • Ion Strength
  • Zeta Potential
  • pH

مراجع

[1]. Lake L, Walsh M. (2003) A generalized approach to primary hydrocarbon recovery of petroleum exploration and production, Elsevier Science BV, Amsterdam. ##
[2]. Lake L W, Johns R, Rossen B, Pope G A (1989) Fundamentals of enhanced oil recovery, Richardson, TX: Society of Petroleum Engineers, 1. ##
[3]. رجبی م، کرد ش، هاشمی ع، صالحی ر (2020) غربال‌گری روش‌های مهار ماسه برای یکی از چاه‌های جنوب غرب ایران با استفاده از الگوریتم تاپسیس. پژوهش نفت، 30، (99-4): 105-17. ##
[4]. Hebert M (2015) New technologies for EOR offer multifaceted solutions to energy, environmental, and economic challenges, Oil and Gas Financial Journal. ##
[5]. Austell J M (2005) CO2 for enhanced oil recovery needs–enhanced fiscal incentives, Exploration and Production: The Oil and Gas Review, 1-3. ##
[6]. Madadizadeh A, Sadeghein A, Riahi S (2021) A Comparison of different nanoparticles› effect on fine migration by low salinity water injection for oil recovery: introducing an optimum condition, Journal of Energy Resources Technology, 1-22. ##
[7]. Madadizadeh A, Sadeghein A, Riahi S (2022) Effects of nanosilica on fine migration and location distribution of blockage at different pH and temperatures: modelling and experimental studies, The Canadian Journal of Chemical Engineering. ##
[8]. Zojaji I, Madadizadeh A, Riahi S (2022) Elemental analysis of scale inhibitors› effect on water incompatibility in carbonate reservoirs: Modeling, bulk and core scales studies, Journal of Petroleum Science and Engineering 208, 109580. ##
[9]. Boston W G, Brandner C F, Foster W R (1969) Recovery of oil by waterflooding from an argillaceous, oil-containing subterranean formation, Google Patents. ##
[10]. Mohan K K, Fogler H S, Vaidya R N, Reed M G (1993) Water sensitivity of sandstones containing swelling and non-swelling clays, Colloids in the Aquatic Environment, Elsevier, 237-254. ##
[11]. Mohan K K, Fogler H S (1997) Colloidally induced smectitic fines migration: existence of microquakes, AIChE journal 43, 3: 565-576. ##
[12]. Khilar K C, Fogler H S (1984) The existence of a critical salt concentration for particle release, Journal of Colloid and Interface Science, 101, 1: 214-224. ##
[13]. Khilar K C, Fogler H S (1998) Migrations of fines in porous media, Springer Science and Business Media. ##
[14]. Khilar K C, Vaidya R N, Fogler H S (1990) Colloidally-induced Fines Release in porous Media. ##
[15]. Sarkar A K, Sharma M M (1990) Fines migration in two-phase flow, Journal of petroleum technology 42, 05, 646-652. ##
[16]. You Z, Badalyan A, Yang Y, Bedrikovetsky P, Hand M (2019) Fines migration in geothermal reservoirs: laboratory and mathematical modelling, Geothermics 77:  344-367. ##
[17]. Bedrikovetsky P G, Vaz Jr A, Machado F A, Zeinijahomi A, Borazjani S (2011) Well productivity decline due to fines migration and production:(Analytical model for the regime of strained particles accumulation), SPE European Formation Damage Conference, Noordwijk, The Netherlands. ##
[18]. Zeinijahomi A, Vaz A, Bedrikovetsky P (2012) Well impairment by fines migration in gas fields, Journal of Petroleum Science and Engineering, 88, 125-135. ##
[19]. Bedrikovetsky P G, Siqueira F D, Furtado C J A, Serra de Souza A L (2010) Quantitative theory for fines migration and formation damage, SPE International Symposium and Exhibiton on Formation Damage Control, Society of Petroleum Engineers. ##
[20]. Zeinijahomi A, Bedrikovetsky P (2013) Physics mechanisms of enhanced recovery by fines-migration-assistedwaterflooding (Laboratory Study), SPE European Formation Damage Conference and Exhibition, Society of Petroleum Engineers. ##
[21]. Bedrikovetsky P, Zeinijahomi A, Siqueira FD, Furtado C A, de Souza A L S (2012) Particle detachment under velocity alternation during suspension transport in porous media, Transport in Porous Media, 91, 1: 173-197. ##
[22]. Zeinijahomi A, Nguyen T K P, Bedrikovetsky P (2013) Mathematical model for fines-migration-assisted waterflooding with induced formation damage, SPE Journal 18, 03, 518-533. ##
[23]. Kia S, Fogler H, Reed M (1987) Effect of pH on colloidally induced fines migration, Journal of Colloid and Interface Science, 118, 1: 158-168. ##
[24]. غلامی ویجویه ع، حسن پور صدقی م، کدخدایی ع، شیرزادی ا (2019) پیش‌بینی تولید ماسه در سنگ مخزن هیدروکربوری میدان شاه دنیز، حوضه دریای خزر با استفاده از نگارهای چاه‌پیمایی، پژوهش نفت، 29، (98-3):91-105. ##
[25]. Valdya R, Fogler H (1992) Fines migration and formation damage: influence of pH and ion exchange, SPE Production Engineering, 7, 04: 325-330. ##
[26]. Bennacer L, Ahfir N D, Alem A, Wang H (2017) Coupled effects of ionic strength, particle size, and flow velocity on transport and deposition of suspended particles in saturated porous media, Transport in Porous Media 118, 2: 251-269. ##
[27]. Madadizadeh A, Sadeghein A, Riahi S (2020) The use of nanotechnology to prevent and mitigate fine migration: a comprehensive review, Reviews in Chemical Engineering. ##
[28]. Bradford S A, Torkzaban S (2015) Determining parameters and mechanisms of colloid retention and release in porous media, Langmuir, 31, 44: 12096-12105. ##
[29]. Torkzaban S, Bradford S A, Vanderzalm J L, Patterson B M, Harris B, Prommer H (2015) Colloid release and clogging in porous media: Effects of solution ionic strength and flow velocity, Journal of Contaminant Hydrology, 181,161-171. ##
[30]. Magal E, Weisbrod N, Yechieli Y, Walker S L, Yakirevich A (2011) Colloid transport in porous media: impact of hyper-saline solutions, Water Research, 45, 11, 3521-3532. ##
[31]. Grolimund D, Borkovec M (2005) Colloid-facilitated transport of strongly sorbing contaminants in natural porous media: Mathematical modeling and laboratory column experiments, Environmental Science and Technology, 39, 17: 6378-6386. ##
[32]. Tripathy A (2010) Hydrodynamically and chemically induced in situ kaolin particle release from porous media an experimental study, Advanced Powder Technology, 21, 5: 564-572. ##
[33] Shirazi M, Farzaneh J, Kord S, Tamsilian Y (2020) Smart water spontaneous imbibition into oil-wet carbonate reservoir cores: symbiotic and individual behavior of potential determining ions, Journal of Molecular Liquids, 299: 112102. ##
[34]. Wilhelm J D, Markus K (2012) Magnesium basics, Clin Kidney, National Center for Biotechnology Information Search Database, 5, (Suppl 1) i3-i14. ##
[35]. Arab D, Pourafshary P, Ayatollahi S, Habibi A (2014) Remediation of colloid-facilitated contaminant transport in saturated porous media treated by nanoparticles, International Journal of Environmental Science and Technology, 11, 1: 207-216. ##
[36]. Habibi A, Ahmadi M, Pourafshary P, Al-Wahaibi Y (2012) Reduction of fines migration by nanofluids in jection: an experimental study, SPE Journal, 18, 02: 309-318. ##
[37]. Ahmadi M, Habibi A, Pourafshary P, Ayatollahi S (2013) Zeta-potential investigation and experimental study of nanoparticles deposited on rock surface to reduce fines migration, SPE Journal 18, 03: 534-544. ##
[38]. Habibi A, Ahmadi M, Pourafshary P, Ayatollahi S (2014) Fines migration control in sandstone formation by improving silica surface Zeta potential using a nanoparticle coating process, Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 36, 21: 2376-2382. ##
پژوهش نفت
دوره 31، 1400-6 - شماره پیاپی 121
بهمن و اسفند 1400
صفحه 22-33

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار