روش‌هاي شيميايي ازدياد برداشت (معرفي روش‌هاي تزريق پليمر)

يکي از انواع روش‌هاي ازدياد برداشت از مخازن نفت، روش شيميايي است. در اين روش، با تزريق مواد شيميايي به‌دنبال توليد بيشتر از مخزن هستيم. در حال حاضر تزريق پليمر متداول‌ترين روش تزريق مواد شيميايي است. در اين قسمت به انواع روش‌هاي تزريق پليمر و برخي تجارب به‌دست‌آمده در اين موضوع اشاره خواهيم کرد.

انواع روش‌هاي تزريق پليمر

به طور کلي روش‌هاي تزريق پليمر به دو دسته کلي تقسيم‌بندي مي‌شوند.

1-تزريق مواد کاهنده کشش سطحي:

در اين روش ماده‌اي را به مخزن تزريق مي‌کنيم که نيروي چسبندگي بين نفت و سنگ مخزن را کاهش مي‌دهد و حرکت سيالي درون مخزن را راحت‌تر مي‌کند. اولين تحقيقات در اين روش در سال 1927 بعمل آمد ولي تا سال 1952 تحقيقاتي در اين زمينه انجام نشد. براساس تحقيقاتي که پس از اين تاريخ انجام شد، اين نظريه به دست آمد که نيروي مويينه و کشش سطحي، عامل نگهداري نفت باقيمانده در خلل و فرج مخزن است. به همين دليل، براي کاهش کشش سطحي بايد موادي به مخزن تزريق شود که اين نيرو را کم يا به صفر برساند.

2- تزريق پليمر به منظور افزايش جرم حجمي آب:

در اين روش، اغلب از پليمرهاي سنتزي در رده‌بندي پلي‌اکريليدآميد و پليمر بيولوژيکي زانتاگام استفاده مي‌شود. اگرچه پليمرهاي بيولوژيکي در مقابل تغييرات دما حساس‌ترند، اما به‌دليل ارزاني، زانتاگام جايگاه مناسبي در اين روش دارد.

اين روش در اواسط دهة 50 ميلادي توسعه يافت، در سال 1960 از پليمرهاي جديدي با وزن مولکولي بالا بين 3 تا 9 ميليون استفاده شد که موفقيت‌آميز بوده است.

شرايط لازم براي تزريق پليمر

تزريق پليمر به مخزن نياز به شرايط خاصي در سنگ و سيال دارد. شرايط لازم براي تزريق پليمر به اين ترتيب است.

جنس

شن‌،‌‌‌سنگ‌،‌کربناته

عمق

مقادير متفاوت

دما

120-30

ضخامت

ft 30-6

تراوايي

md 1000-10

وزن مخصوص

95/0

ويسکوزيته

cp 100

نمونه‌هايي از تزريق موفق پليمر

1- ميدان نفتي چاتورنارد (فرانسه)

مخزن چاتورنارد از مخازن نفتي کرتاسه در جنوب شرق پاريس است. سطح تقريبي مخزن 20 کيلومتر مربع است. گسل‌هاي شمالي‌ـ‌جنوبي،‌ مخزن را به سه بخش، شامل لايه‌هاي افقي ماسه سنگ تقسيم نموده است. ضخامت لايه، 10 تا 16 فوت و ميانگين تراوايي سنگ 1000 ميلي دارسي با تغييرات شديد است. سبکي نفت حدود 37 درجه API و ويسکوزيته آن cp 40 است . درجه حرارت مخزن 30 درجه سانتيگراد مي‌باشد.

در اين ميدان، از سال 1977 تاکنون پروژه تزريق پليمر طي چهار طرح آزمايشي به مرحلة اجرا درآمده است:

1- اولين پروژه در سال 1977 آغاز شده است و تاکنون نيز ادامه دارد؛ در اين پروژه يک چاه تزريقي حفر گرديده و حدود يک ميليون مترمکعب آب و پليمر تزريق شده است. غلظت مواد تزريقيppm 700 است. مجموع نفت توليد شده از اين ميدان 78000 تن مي‌باشد که 28000 تن آن از بازيافت ثانويه به‌دست آمده است.

2- دومين پروژه، تزريق مواد کاهش‌دهندة‌ کشش سطحي بود که در اواخر سال 1977 آغاز و در سال 1980 پايان يافت. در اين پروژه چهار چاه توليدي حفر شد که از اين تعداد 3 چاه به توليد رسيد.

3- سومين پروژه از 1983 شروع شد. حجم فضاي متخلخل برابر با 224دکامتر مکعب بوده است. غلظت پليمر ppm 17000 بوده است. مقدار نفت توليدشده عبارت است از 51 دکامتر مکعب که در ابتدا 55دکامتر مکعب تخمين زده شده بود. از چهار چاه توليدي نفت استخراج در اين پروژه‌، گرديده است.

2- ميدان نفتي داجينگ (چين)

اين ميدان دو قسمت جنوبي و غربي دارد که در قسمت جنوبي آن پروژه XF جريان دارد. پروژه XF در طول سال‌هاي 1988-1966 مورد مطالعه قرار گرفت و لايه، ابتدا سيلابزني شد. در ابتدا يک مطالعه آزمايشگاهي روي اين لايه انجام شد که از پليمر سديم‌ـ‌کربنات‌ـ‌الکالين‌ ‌استفاده شد. در کار آزمايشگاهي 21.7 درصد نفت در جاي نمونه خارج شده است. کار ميداني که به منظور بهره‌برداري آغاز شد از آگوست 1994 شروع شد و در ژولاي 1995 به پايان رسيد که در نتيجه 25درصد از نفت موجود در مخزن بازيافت شد.

مخزن 1 چاه تزريقي و 4 چاه توليدي دارد. خصوصيات مخزن XF به قرار زير است.

عمق ft830

ضخامت ft8/6

دما 48

ويسکوزيته cp8-6

تخلخل مؤثر 36 درصد

اشباع نفت 74.8 درصد

تراوايي m.d 15

در لايه غربي که به نام po معروف است، کار آزمايشي و کار ميداني صورت گرفت. در کار آزمايشگاهي از پليمر سديم هيدرواکسيد استفاده شده است که در نمونه آزمايشگاهي 18.8 درصد نفت موجود (OOIP) در نمونه استخراج شد. کار ميداني در poدر ژوئن 1994 شروع و در 23 سپتامبر 1995 به پايان رسيد که مقدار 18/2 درصد از نفت موجود در مخزن بازيافت شده است. در اين پروژه، چاه تزريقي، 9 چاه بهره‌برداري و 2 چاه مشاهده‌اي حفر شده است.

خصوصيات کلي مخزن به قرار زير است.

عمق ft814

ضخامت ft6/8

دما 45

ويسکوزيته cp5/11

تخلخل مؤثر %26

اشباع نفت 8/74

تراوايي md10

چرا اين روش براي مخازن ايران مناسب نيست

روش‌هاي تزريق مواد شيميايي، به علت گران‌بودن مواد تزريقي، معمولاً براي مخازن کوچک ( mmbbl 50 < (ooip مناسب هستند. در هنگام استفاده از پليمرها بايد توجه داشت که اين مواد باعث بسته‌شدن کامل تراوايي سنگ مخزن نشوند. به علت گراني پليمرها، تزريق اين مواد به صورت چرخه‌اي از آب خالص و آب داراي پليمر و به صورت slug صورت مي‌گيرد که براي تأمين فشار و حرکت اين slug، از تزريق آب کمک مي‌گيرند. به علت حساس بودن پليمرها از لحاظ پايداري شيميايي، کاربرد پليمر در شرايط دماي کمتر از 100درجه سانتيگراد است.

کيفيت آب موجود در سازند در تزريق اثر مهمي دارد؛ زيرا يون‌هاي نمکي موجود در آب سازند قابليت‌هاي مواد شيميايي را تغيير مي‌دهند. عامل مهم ديگر جنس مخزن است زيرا سنگ‌هاي کربناته، از کلسيم و منزيم، تشکيل شده‌اند و پليمر بر اين سنگ‌ها تقريباً بي‌تأثير است. در سنگ‌هاي کربناته‌اي که شکافدارند، اين روش استفاده نمي‌گردد؛ چون پليمر در شکافها از دست مي‌رود.

مخازن ايران عمدتاً کربناته شکافدار با دماي بالا هستند. به اين دليل روش‌هاي شيميايي در مخازن ايران کارايي چنداني ندارند. نکته ديگر اينکه مخازن ايران داراي تراوايي پايين و وسعت بالا هستند که در نتيجه نياز به مواد شيميايي زيادي دارند که اين عامل به نوبه خود از عوامل مهم محدود کننده استفاده از مواد شيميايي است. همچنين دماي بالاي مخازن موجب از دست‌رفتن خواص پليمر مي‌شود. بنابراين استفاده از مواد شيميايي را نمي‌توان روشي چندان مناسب براي مخازن ايران دانست هر چند که انتخاب روش ازدياد برداشت مستلزم مطالعات و امکان‌سنجي‌هاي دقيق اقتصادي و فني است.