بهينه‌سازي و مدل‌سازي زاويه تماس با استفاده از روش سطح پاسخ در فرآيند تغيير ترشوندگي سنگ كربناته توسط آب هوشمند

Optimization and Modeling of Contact Angle via Response Surface Methodology in Wettability Alteration Process of Carbonate Rocks by Smart Water

یكی از روش‌های مورد استفاده در ازدیاد برداشت نفت از مخازن كربناته كه اخیراً مورد توجه قرار گرفته است، سیلاب‌زنی با آب هوشمند می‌باشد. آب هوشمند با تغییر حالت ترشوندگی سطح سنگ كربناته از حالت نفت دوست به آب دوست، تولید نفت را افزایش می‌دهد. در این پژوهش تاثیر تركیب یونی آب هوشمند بر حالت ترشوندگی سنگ كربناته در دماهای ماندگاری مختلف و pH‌های متفاوت با آزمایش زاویه تماس بررسی شده است. در طراحی آزمایش‌ها از روش سطح پاسخ استفاده شد. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد كه یون‌های Mg+2ا، SO4-2 و +K به دلیل برهم‌كنش با سطح سنگ و اسید چرب نقش مهمی در تغییر ترشوندگی سنگ كربناته دارند. بنابراین، علاوه بر یون‎های فعال مانند Mg+2 و SO4-2، نمك‎های غیر فعال مانند KCl نیز بر حالت ترشوندگی سنگ كربناته تاثیر می‌گذارند. افزایش دما سبب افزایش خاصیت ترشوندگی با آب و افزایش فعالیت یون‌ها در محلول می‌شود. افزایش pH به دلیل كاهش بار مثبت سطح سنگ كربناته، سبب كاهش زاویه تماس می‌گردد، ولی در مقادیر pH حدود 8، احتمالا به دلیل تشكیل رسوب یون Mg+2 زاویه تماس افزایش می‌یابد.  

One of the recently developed methods of enhanced oil recovery in carbonate reservoir is smart water flooding. Smart water can alter the wetting state of carbonate rocks from oil-wet to water-wet and increase oil production. In this study, we have investigated the effect of smart water composition on the carbonate rock wettability at different aging temperatures and pH’s through measuring the contact angle. The response surface methodology was utilized for the design of experiments. The results show that Mg+2, SO4-2, and K+ ions have important roles in wettability alteration due to interaction with carboxylic acids adsorbed on the rock surface. Not only Mg+2 and SO4-2 ions but also, inactive ions such as K+ influenced the wetting state of carbonate rock. Furthermore, an increase in temperature could cause more water wetting state and more activity of ions in solution. In addition, increasing pH could decrease the contact angle because of reduction in positive surface charge of carbonate rock surface. However, when pH was close to 8, the contact angle was raised probably due to the precipitation of Mg+2 ion.