Skip to main content
SUPERVISOR
عماد رعایایی (استاد مشاور) محمدرضا احسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
MASOUMEH TAJMIRI
معصومه تاجمیری

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1390

TITLE

Experimental and Mathematical Study of Nanoparticles Effect on Performance of Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD)
Oil to be recovered is confined in tiny pores within rock, often sandstone. Oil recovery becomes more complicated when it copes with carbonate reservoirs. Carbonate reservoirs are categorized as oil-wet with low permeability. Hence, applying some technologies to decrease heavy oil viscosity and alter wettability to more water wet state is one of recent important issues. Breakthroughs in nanotechnology open up the possibility of moving beyond our current alternatives for energy supply by introducing more efficient, inexpensive and environmentally sound technologies. The current study aims to investigate the effect of nanoparticles on heavy oil viscosity, wettability alteration and steam assisted gravity drainage (SAGD). The cores being examined in the current research were categorized in two types involving: sandstone and carbonate (limestone) formed in cylindrical plugs, which their diameters were 3.8 cm and their length are 7.5 cm. The cores were prepared from the Iranian heavy/ medium oil reservoirs. The absolute permeabilities of the sandstone and carbonate samples were 122 mD, 107.44, 6.038And 0.309 mD, respectively. The porosity ranges of both samples types were between 11 and 26%. The heavy oil samples (API=13) were obtained from Iranian heavy oil fields. In the first phase of the current research, the effect of nanoparticles on heavy oil viscosity was studied. Three metal oxide nanoparticles, involving: ZnO, and CuO were used in the experiments performed in the current research. The results identified that all nanoparticles reduced the heavy oil viscosity at low concentration and high temperatures. Results showed that there were the optimum concentration (0.2wt %) for each nanoparticles in which the minimum heavy oil viscosity takes place. In the second phase, the effect of three nanoparticles on wettability alteration were examined. The experimental results showed that ZnO and CuO nanoparticles were succeeded in altering the wettability toward water wet area more than through spontaneous imbibition (SI). The interesting point was that the wettability alteration occurs for all sandstone and carbonate cores. The oil recovery for carbonate core was zero% of IOIP. Whereas, the oil recovery was 6.92, 4.2 and 8.89 for CuO, and ZnO, respectively. That trend was valid for sandstone cores. Also, the behavior of SAGD process without nano and with ZnO and CuO nanoparticles influence on heavy oil recovery were studied. It is shown that the initial stage of production is sensitive to the location of steam injection well. The larger vertical spacing between the injection and production horizontal wells causes to raise and generate faster steam chamber formation. Although locating the injection well near the center of the reservoir would have the advantage of supplying steam in all directions from the well. It is obvious that larger well spacing has remarkable effect on SOR and WCUT% decreasing. However, oil recovery is observed to increase when well spacing becomes larger. Whereas oil-production rate increases when the injection well is moved closer to the center. Based on nanoparticles characteristics on viscosity reduction, the final oil recovery is considerably increased compared to experiments without nanoparticles (87.93 for ZnO and 80.072 for CuO).
زمانی که شرکت های پتروشیمی مجبور به ترک چاه نفت می شوند، بیش از 50 % از نفت آن مخزن به سختی قابل بازیافت می باشد. نفت غالبا در حفرات سنگ مخصوصا سنگ های ماسه ای گیر می کند و این مساله زمانی که نوع سنگ کربناته باشد بدلیل نفت دوست بودن آن پیچیده تر می شود. از این رو، بکاربردن تکنولوژی هایی که قادر به کاهش ویسکوزیته و تغییر تراوایی سنگ به سمت آبدوستی بیشتر باشند از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. پیشرفت غیر منتظره در نانو تکنولوژی، امکان حرکت به سمت راه های نوین برای تامین منابع جدید انرژی را فراهم می نماید. هدف از این تحقیق، بررسی اثر نانو ذرات بر ویسکوزیته نفت سنگین، تغییر تراوایی و فرآیند ریزش ثقلی به کمک بخار می باشد. مغزه های مورد استفاده در این تحقیق به دو نوع ماسه ای و کربناته، بصورت استوانه ای به قطر 8/3 و طول 5/7 سانتی متر و طیف تراوایی مطلق 122، 44/107، 038/6 و 309/0 میلی دارسی می باشند. محدوده تخلخل برای هر دو نمونه مغزه، بین 11 تا 26 درصد می باشد. نمونه های نفت سنگین (درجه گرانروی 25/13 تا 21) از مخازن نفت سنگین ایران گرفته شده است. در فاز ابتدایی این تحقیق، اثر نانو ذرات بر ویسکوزیته نفت سنگین به کمک سه نوع نانواکسید روی، مس و آلومینیوم مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج، توانایی نانو ذرات در کاهش ویسکوزیته نفت سنگین در غلظت های پایین و دمای بالا را نشان می دهد. نتایج بیانگر وجود غلظت بهینه برای هر نوع نانو ذره که در آن بیشتری کاهش ویسکوزیته اتفاق می افتد می باشد. بیشترین کاهش ویسکوزیته، در غلظت 2/0 درصد وزنی از هر نوع نانو ذره می باشد. در فاز دوم، اثر هر سه نوع نانو ذره بر تغییر تراوایی بررسی گردید. نتایج آزمایشات حاکی از توانایی نانو ذرات اکسید روی و اکسید مس در تغییر تروایی هر دو نوع مغزه در مقایسه با نانو ذرات اکسید آلومینیوم در فرآیند آشام خودبخودی می باشد. همچنین رفتارنانو ذرات اکسید روی و اکسید مس بر روی بازیافت نفت سنگین در فرآیند ریزش ثقلی به کمک بخار مورد مطالعه قرار گرفته است. میزان تولید به محل قرارگفتن چاه تولید بخار حساس است. فاصله زیاد بین چاه تولید و تزریق بخار منجربه تشکیل سریعتر محفظه بخار می گردد. اگرچه تزریق بخار در مرکز منجر به توزیع یکنواخت محفظه بخار می گردد اما افزایش فاصله تاثیر به سزایی در کاهش نفت اشباع باقی مانده و آب برش دار و در نهایت افزایش بازیافت نفت دارد. با این حال، نرخ تولید با تزریق بخار در مرکز افزایش پیدا می کند. بر اساس خصوصیات نانو ذرات بر کاهش ویسکوزیته، میزان بازیافت نفت در مقایسه با آزمایشات بدون نانو ذرات افزایش قابل توجهی یافته است. در فاز سوم، معادله بوردین برای بررسی مدلسازی عددی منحنی تراوایی نسبی آب و نفت به کمک روش لونبرگ- مارکوآرت برای هر دو نوع مغزه مورد استفاده گرفت. بررسی منحنی تراوایی نسبی حاکی از انتقال نقطه تقاطع منحنی به سمت راست می باشد که این پدیده نشان دهنده تغییر تراوایی به سمت آبدوستی بیشتر به کمک نانو ذرات برای هر دو نوع مغزه می باشد. در فاز چهارم، فرآیند ریزش ثقلی به کمک بخار در شرایط بدون نانو ذرات و با حضور نانو ذرات به کمک نرم افزار سی ام جی شبیه سازی گردید و نتایج حاصل از آن با نتایج آزمایشگاهی مورد مقایسه قرار گرفت که از تطابق قابل قبولی برخوردار بود

ارتقاء امنیت وب با وف بومی