بررسي آزمايشگاهي تأثير مواد فعال سطحي بر روي تغيير ترشوندگي سنگ‌هاي كربناته

An Experimental Investigation of Wettability Alteration on Carbonate Rocks by Surfactant

رخنمون سنگ‌های كربناته در حالت كلی آب‌دوست می‌باشند. اما در بسیاری از مواقع پایداری فیلم آبی بین سنگ و فاز نفتی كه بستگی زیادی به بار سطحی فصل مشترك سنگ ـ آب و آب ـ نفت دارد، دچار پارگی و ناپایداری می‌شود، به طوری كه شرایط ترشوندگی مخازن كربناته را از حالت آب‌دوست در محدوده نفت‌دوست یا ترشوندگی حد واسط قرار می‌دهد. دلیل اصلی این پدیده جذب سطحی اجزای نفت خام بر روی سطح سنگ كه عمدتاً اسیدهای چرب داخل فاز نفتی هستند، می‌باشد. در چنین شرایطی به دلیل منفی شدن فشار موئینگی، آشام خود به‌خودی آب به داخل ماتریكس سنگ كربناته انجام نگرفته و در نتیجه مقدار برداشت نفت به میزان قابل توجهی كاهش می‌یابد. استفاده از سورفكتانت‌ها به عنوان مواد فعال سطحی یكی از روش‌های نوین ازدیاد برداشت نفت از طریق تغییر ترشوندگی سنگ مخزن كربناته از حالت نفت‌دوست به آب‌دوست می‌باشد. این مواد با توانایی قرارگیری در فصل مشترك آب ـ نفت و یا نفت‌ ـ سنگ از طریق مكانیسم‌های مختلف كاهش كشش میان سطحی و تغییر ترشوندگی به جابه‌جایی نفت به تله افتاده و متعاقباً ازدیاد برداشت نفت كمك می‌كند. در پژوهش حاضر با استفاده از روش‌های آنالیز دستگاهی نظیر اندازه‌گیری پتانسیل زتا، گرماسنجی وزنی و آزمایشات تزریق محلول سورفكتانت به محیط متخلخل توسط دستگاه سیلاب‌زنی مغزه، مكانیسم تغییر ترشوندگی حاكم بر انواع مختلف سورفكتانت‌ها بررسی گردید. نتایج نشان داد كه از این میان، سورفكتانت كاتیونی به دلیل برقراری جاذبه الكترواستاتیك قوی‌تر با اجزای جذب شده نفت خام در غلظت بالاتر از غلظت بحرانی میسل دارای بازدهی بیشتری در تغییر ترشوندگی سنگ مخزن و در نتیجه بازیافت بیشتر نفت می‌باشد. حال آنكه سورفكتانت‌های آنیونی و غیر یونی در جایگاه‌های بعدی قرار می‌گیرند.  

The outcrop of carbonate reservoirs is generally water-wet. However, in many cases, water film stability depending on surface charge between oil/water and rock/water interfaces is collapsed and the wetting condition changes from water-wet to oil-wet or intermediate wettability. The main cause of this phenomenon is resulted from the adsorption of some fatty acids in oil phase. Thus, due to the negative amount of capillary pressure, spontaneous imbibitions will not accomplish and consequently ultimate oil recovery will decrease. The utilization of surfactants is one of the available routes for wettability alteration of reservoir rock from oil-wet into water-wet. These materials can diffuse into water/oil or rock/oil interfaces through interfacial reduction and can consequently cause the wettability alteration of the trapped oil. Thus studying wettability alteration mechanism using surfactants has been emphasized by recent researchers.  This work focuses on presenting a process mechanism, which has a direct effect on surfactants behavior in oil field usage by using analysis techniques such as zeta potential, TGA, and the injection of surfactant solutions in porous media via core flooding apparatus. The results show that cationic surfactants have the greatest effect on wettability alteration at above critical micelle concentration (CMC) because of the electrostatic attraction between surfactant and adsorbed fatty acids in crude oil, whereas anionic and nonionic surfactants have less performance in the wettability alteration of carbonate rocks.