مدل سازی ترمودینامیکی و بررسی آزمایشگاهی تشکیل رسوب های معدنی در محیط های متخلخل بر اثر سیلاب زنی

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.